JP7248677B2 - Process for producing nitrile rubber using ruthenium complex catalyst - Google Patents
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Description
本発明は、特にN-ヘテロサイクリックカルベン配位子、そして特には少なくとも1種の電子吸引性基を有する橋架けされたカルベン配位子を有する特定のルテニウム錯体触媒の存在下に第1のニトリルゴムをメタセシス反応させて、低減された分子量を有するニトリルゴムを調製するためのプロセスに関する。 The present invention provides a first method of producing a first ruthenium complex catalyst in the presence of a particular ruthenium complex catalyst having, in particular, N-heterocyclic carbene ligands, and in particular bridged carbene ligands having at least one electron-withdrawing group. It relates to a process for metathesizing nitrile rubber to prepare nitrile rubber with reduced molecular weight.
メタセシス反応は、化学合成の文脈においては、たとえば、閉環メタセシス(RCM)、交叉メタセシス(CM)、開環メタセシス(ROM)、開環メタセシス重合(ROMP)、環状ジエンメタセシス重合(ADMET)、自己メタセシス反応、アルケンとアルキンとの反応(エン-イン反応)、アルキンの重合、及びカルボニルのオレフィン化反応の形態で、積極的に使用されている。メタセシス反応は、たとえば、オレフィンの合成のため、ノルボルネン誘導体の開環重合のため、不飽和ポリマーの解重合のため、及びテレケリックの合成のために採用される。 Metathesis reactions are, in the context of chemical synthesis, e.g. reactions, reactions of alkenes with alkynes (ene-yne reactions), polymerization of alkynes, and olefination reactions of carbonyls. Metathesis reactions are employed, for example, for the synthesis of olefins, for the ring-opening polymerization of norbornene derivatives, for the depolymerization of unsaturated polymers, and for the synthesis of telechelics.
これらの反応の触媒作用のためには、チタン、タングステン、モリブデン、ルテニウム、及びオスミウムをベースとする各種の触媒の広範な変種が利用可能であり、それらは、たとえば、以下の文献に記載されている:Katz(非特許文献1)、Bassett(非特許文献2)、Schrock((非特許文献3);(非特許文献4);(非特許文献5))、Grubbs((特許文献1);(特許文献2);(特許文献3))、Herrmann(非特許文献6)、Hoveyda(特許文献4)、Hill-Fuerstner((非特許文献7);(非特許文献8))、Fogg(非特許文献9)、Buchmeiser-Nuyken((非特許文献10);(非特許文献11))、Nolan(特許文献5)、Dixneuf(特許文献6)、Mol(非特許文献12)、Wagener(非特許文献13)、Piers(特許文献7)、Grela(特許文献8)、Barbasiewicz(非特許文献14)、Mauduit(特許文献9)、Arlt(特許文献10)、Berke(特許文献11)、Zahn((特許文献12)、(特許文献13))、並びにCiba Special Chemicals((特許文献14);(特許文献15))、及びBoehringer Ingelheim((非特許文献15);(非特許文献16))。 A wide variety of titanium-, tungsten-, molybdenum-, ruthenium-, and osmium-based catalysts are available for catalyzing these reactions and are described, for example, in There are: Katz (Non-Patent Document 1), Bassett (Non-Patent Document 2), Schrock ((Non-Patent Document 3); (Non-Patent Document 4); (Non-Patent Document 5)), Grubbs ((Patent Document 1); (Patent Document 2); (Patent Document 3)), Herrmann (Non-Patent Document 6), Hoveyda (Patent Document 4), Hill-Fuerstner ((Non-Patent Document 7); (Non-Patent Document 8)), Fogg (Non-Patent Document Patent Document 9), Buchmeiser-Nuyken ((Non-Patent Document 10); (Non-Patent Document 11)), Nolan (Patent Document 5), Dixneuf (Patent Document 6), Mol (Non-Patent Document 12), Wagener (Non-Patent Document Document 13), Piers (Patent Document 7), Grela (Patent Document 8), Barbasiewicz (Non-Patent Document 14), Mauduit (Patent Document 9), Arlt (Patent Document 10), Berke (Patent Document 11), Zahn (( Patent Documents 12), (Patent Document 13)), and Ciba Special Chemicals ((Patent Document 14); (Patent Document 15)), and Boehringer Ingelheim ((Non-Patent Document 15); (Non-Patent Document 16)).
記載されている触媒は、各種の前述のメタセシス反応に対する適性が種々異なっている。上述の触媒は、極性基、特にニトリル基を有する基質のメタセシス反応の触媒作用には必ずしも適していないが、その理由は、極性基に耐えられるメタセシス触媒がほとんど存在しないからである。ニトリルゴムのメタセシスにおいては、次の点で適切な触媒の選択がさらに制限される、すなわち、工業的規模で乳化重合により調製されたニトリルゴムには、ニトリル基だけではなく、さらに、プロセス特有の不純物、たとえば開始剤、レドックス系、連鎖移動剤、脂肪酸、又は抗酸化剤などが含まれており、それらが、触媒毒として働くからである。さらなる困難或いは危険性は、ニトリルゴムが容易にゲル化して、ポリマーを不溶化してしまうことで、それにより、使用分野がさらに制限される。さらに、そのポリマーはもはや、十分に混合することが不可能となり、その結果、最終製品に欠陥が生じる。 The catalysts described vary in their suitability for the various aforementioned metathesis reactions. The above-mentioned catalysts are not necessarily suitable for catalyzing metathesis reactions of substrates with polar groups, especially nitrile groups, because few metathesis catalysts are tolerant of polar groups. In the metathesis of nitrile rubber, the choice of a suitable catalyst is further restricted in that nitrile rubbers prepared by emulsion polymerization on an industrial scale contain not only nitrile groups but also process-specific Impurities such as initiators, redox systems, chain transfer agents, fatty acids, or antioxidants are included and act as catalyst poisons. A further difficulty or danger is that nitrile rubber easily gels and renders the polymer insoluble, thereby further limiting its field of use. Moreover, the polymer can no longer be mixed well, resulting in defects in the final product.
ニトリルゴムのメタセシスに原理的に適していて、上述の基準を各種のレベルで満たす触媒が、たとえば以下の特許に記載されている:(特許文献16)、(特許文献10)、(特許文献11)、(特許文献17)、(特許文献18)、及び(特許文献19)、並びに(特許文献20)。 Catalysts which are in principle suitable for the metathesis of nitrile rubbers and which meet the above criteria to various levels are described, for example, in the following patents: US Pat. ), US Pat.
(特許文献16)には、ニトリルゴムのメタセシスのための、次の一般構造(I)を有するGrubbs-Hoveyda IIタイプの遷移金属-カルベン錯体触媒が記載されている:
Mは、ルテニウム又はオスミウムであり、
Yは、酸素(O)、硫黄(S)、N-R1基若しくはP-R1基(ここで、R1は以下に述べる定義を有する)であり、
X1及びX2は、同一であっても異なっていてもよい配位子を表し、
R1は、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アルコキシ、アルケニルオキシ、アルキニルオキシ、アリールオキシ、アルコキシカルボニル、アルキルアミノ、アルキルチオ、アリールチオ、アルキルスルホニル、又はアルキルスルフィニル基を表すが、それらはすべて、それぞれ任意選択により場合によっては、1個又は複数のアルキル、ハロゲン、アルコキシ、アリール又はヘテロアリール基によって置換されていてもよく、
R2、R3、R4及びR5は、同一であっても異なっていてもよく、水素又は有機若しくは無機の基を表し、
R6は、水素又はアルキル、アルケニル、アルキニル若しくはアリール基であり、そして
Lは、配位子である。]
US Pat. No. 6,200,400 describes a Grubbs-Hoveyda II type transition metal-carbene complex catalyst having the following general structure (I) for the metathesis of nitrile rubbers:
M is ruthenium or osmium,
Y is oxygen (O), sulfur (S), an NR 1 group or a PR 1 group, wherein R 1 has the definition set forth below;
X 1 and X 2 represent ligands that may be the same or different,
R 1 represents an alkyl, cycloalkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, alkoxy, alkenyloxy, alkynyloxy, aryloxy, alkoxycarbonyl, alkylamino, alkylthio, arylthio, alkylsulfonyl or alkylsulfinyl group, all of which are , each optionally substituted by one or more alkyl, halogen, alkoxy, aryl or heteroaryl groups;
R 2 , R 3 , R 4 and R 5 , which may be the same or different, represent hydrogen or an organic or inorganic group;
R6 is hydrogen or an alkyl, alkenyl, alkynyl or aryl group and L is a ligand. ]
一般式(I)の触媒において、Lは、配位子、典型的には、電子供与体機能を有する配位子である。Lは、P(R7)3基を表すことができるが、ここでR7は、独立して、C1~C6-アルキル、C3~C8-シクロアルキル、若しくはアリール、又はそうでなければ、任意選択により場合によっては置換されたイミダゾリジン基(「Im」)である。 In the catalyst of general formula (I), L is a ligand, typically a ligand with electron donor functionality. L can represent a P(R 7 ) 3 group, where R 7 is independently C 1 -C 6 -alkyl, C 3 -C 8 -cycloalkyl, or aryl, or so If not, it is an optionally optionally substituted imidazolidine group (“Im”).
イミダゾリジン基(Im)は、典型的には、一般式(IIa)又は(IIb)の構造を有している。
R8、R9、R10、R11は、同一であっても異なっていてもよく、以下のものである:水素、直鎖状若しくは分岐状のC1~C30-アルキル、好ましくはC1~C20-アルキル、C3~C20-シクロアルキル、好ましくはC3~C10-シクロアルキル、C2~C20-アルケニル、好ましくはC2~C10-アルケニル、C2~C20-アルキニル、好ましくはC2~C10-アルキニル、C6~C24-アリール、好ましくはC6~C14-アリール、C1~C20-カルボキシレート、好ましくはC1~C10-カルボキシレート、C1~C20-アルコキシ、好ましくはC1~C10-アルコキシ、C2~C20-アルケニルオキシ、好ましくはC2~C10-アルケニルオキシ、C2~C20-アルキニルオキシ、好ましくはC2~C10-アルキニルオキシ、C6~C20-アリールオキシ、好ましくはC6~C14-アリールオキシ、C2~C20-アルコキシカルボニル、好ましくはC2~C10-アルコキシカルボニル、C1~C20-アルキルチオ、好ましくはC1~C10-アルキルチオ、C6~C20-アリールチオ、好ましくはC6~C14-アリールチオ、C1~C20-アルキルスルホニル、好ましくはC1~C10-アルキルスルホニル、C1~C20-アルキルスルホネート、好ましくはC1~C10-アルキルスルホネート、C6~C20-アリールスルホネート、好ましくはC6~C14-アリールスルホネート、及びC1~C20-アルキルスルフィニル、好ましくはC1~C10-アルキルスルフィニル。
The imidazolidine group (Im) typically has the structure of general formula (IIa) or (IIb).
R 8 , R 9 , R 10 , R 11 , which may be identical or different, are hydrogen, linear or branched C 1 -C 30 -alkyl, preferably C 1 - C20 -alkyl, C3 - C20 -cycloalkyl, preferably C3 - C10 -cycloalkyl, C2 - C20 -alkenyl, preferably C2 - C10 -alkenyl, C2 - C20 -alkynyl, preferably C 2 -C 10 -alkynyl, C 6 -C 24 -aryl, preferably C 6 -C 14 -aryl, C 1 -C 20 -carboxylate, preferably C 1 -C 10 -carboxylate , C 1 -C 20 -alkoxy, preferably C 1 -C 10 -alkoxy, C 2 -C 20 -alkenyloxy, preferably C 2 -C 10 -alkenyloxy, C 2 -C 20 -alkynyloxy, preferably C 2 -C 10 -alkynyloxy, C 6 -C 20 -aryloxy, preferably C 6 -C 14 -aryloxy, C 2 -C 20 -alkoxycarbonyl, preferably C 2 -C 10 -alkoxycarbonyl, C 1 -C 20 -Alkylthio, preferably C 1 -C 10 -alkylthio, C 6 -C 20 -arylthio, preferably C 6 -C 14 -arylthio, C 1 -C 20 -alkylsulfonyl, preferably C 1 -C 10 -alkylsulfonyl, C 1 -C 20 -alkylsulfonates, preferably C 1 -C 10 -alkylsulfonates, C 6 -C 20 -arylsulfonates, preferably C 6 -C 14 -arylsulfonates, and C 1 -C 20 -alkylsulfinyl, preferably C 1 -C 10 -alkylsulfinyl.
特に好適なイミダゾリジン基(Im)は、次の構造(IIIa~IIIf)を有するが、ここでMesは、それぞれの場合において、2,4,6-トリメチルフェニル基である:
明確に記載されている触媒は、次の構造のものであるが、ここでMesは、それぞれの場合において、2,4,6-トリメチルフェニルである:
Hoveydaタイプの触媒によって、ニトリルゴムを基準にして8.6ppm~161ppmの範囲のRu投入量(Ru inputs)で、1-オレフィンの存在下にニトリルゴムの交叉メタセシスが可能となる。8.6~23.8ppmのRu投入量範囲では、Hoveyda触媒及びGrela触媒は、Grubbs II触媒(G II)よりも、同一のRu使用量では、高い活性を有している。(特許文献16)の教示では、ニトリルゴムのメタセシスにおける効率をさらに改良できるようにするためには、触媒がどのような構造特性を持たねばならないかが、明らかにされていない。より詳しくは、NHC置換基及び芳香族カルベン配位子に関する設計についての詳細が欠けている。 Hoveyda-type catalysts allow cross metathesis of nitrile rubbers in the presence of 1-olefins with Ru inputs ranging from 8.6 ppm to 161 ppm based on nitrile rubber. In the Ru loading range of 8.6-23.8 ppm, the Hoveyda and Grela catalysts have higher activity than the Grubbs II catalyst (G II) at the same Ru loading. The teaching of WO 2005/010303 does not reveal what structural characteristics the catalyst must have in order to be able to further improve its efficiency in the metathesis of nitrile rubber. More specifically, design details regarding NHC substituents and aromatic carbene ligands are lacking.
(特許文献17)には、次の一般的構造特性を有する触媒が記載されている:
同等のRu使用量であれば、これらの触媒は、Grubbs II触媒よりも高い活性を有している。 At comparable Ru loadings, these catalysts have higher activity than the Grubbs II catalyst.
ニトリルゴムのメタセシスの場合の、(特許文献17)に記載されている触媒の欠点は、商業的に使用するには、その触媒活性が低すぎることである。 A disadvantage of the catalysts described in WO 2005/010002 for the metathesis of nitrile rubbers is that their catalytic activity is too low for commercial use.
(特許文献11)には、次の構造特性を有する遷移金属-カルベン錯体触媒が記載されており:
フルオレニリデン錯体は、幅広い使用スペクトルを有していて、ニトリルゴムの分解も含めて各種のメタセシス反応の広い変法で使用することができる。しかしながら、それらの活性は、ニトリルゴムのメタセシスには不十分である。 The fluorenylidene complexes have a broad spectrum of uses and can be used in a wide variety of metathesis reactions, including the decomposition of nitrile rubbers. However, their activity is insufficient for nitrile rubber metathesis.
(特許文献10)に記載のArlt触媒が、(特許文献18)において、ニトリルゴムのメタセシスのために使用されている。
(特許文献18)及び(特許文献19)において、Arlt触媒が、0.003phr、0.007phr、及び0.15phrの3種の使用量で、Grubbs II触媒と比較されている。6回の実験で、ニトリルゴムの分解が、4phrの1-ヘキセンの存在下における交叉メタセシスとして実施されている。Grubbs II触媒と比較すると、Arlt触媒は、Grubbs II触媒よりも低いモル質量(Mw及びMn)を与える。(特許文献18)では、Arlt触媒の活性とGrubbs-Hoveyda II触媒(GH II)の活性との比較をしていないが、(特許文献16)から、Grubbs-Hoveyda II触媒(GH II)は、Grubbs II触媒よりも高い活性を有していることが知られている。さらに、(特許文献18)の教示では、ニトリルゴムのメタセシスにおいてGrubbs-Hoveyda触媒よりも高い活性を有するためには、メタセシス触媒の化学構造をどのように変化させるべきかについて明らかにしていない。 In US Pat. Nos. 5,400,002 and 5,001,001 Arlt's catalyst is compared to Grubbs II catalyst at three loadings of 0.003 phr, 0.007 phr, and 0.15 phr. In six experiments the degradation of nitrile rubber was performed as cross metathesis in the presence of 4 phr of 1-hexene. Compared to the Grubbs II catalyst, the Arlt catalyst gives lower molar masses (M w and M n ) than the Grubbs II catalyst. (Patent Document 18) does not compare the activity of the Arlt catalyst with the activity of the Grubbs-Hoveyda II catalyst (GH II), but from (Patent Document 16), the Grubbs-Hoveyda II catalyst (GH II) It is known to have higher activity than the Grubbs II catalyst. In addition, the teaching of WO 2005/030000 does not reveal how the chemical structure of the metathesis catalyst should be changed in order to have higher activity in the metathesis of nitrile rubber than the Grubbs-Hoveyda catalyst.
(特許文献20)には、単座N-含有配位子及び二座N-含有配位子並びにO-含有配位子系を有する数多くの触媒が記載されているが、それらの配位子は、それぞれの場合において、炭素カルベンに対して、芳香族系のo位置において結合されている。これらの触媒の利用として、RCM及びROMPの実施が挙げられているが、公知の触媒との比較がされておらず、そのため、触媒活性の相対的評価がまったく不可能である。さらには、二重結合含有ゴムたとえば、ニトリルゴム(NBR)、スチレン/ブタジエンゴム(SPR及びSBS)、及びブチルゴム(IIR)のメタセシス及び水素化が記述されているが、メタセシスと水素化とを、順次に実施することも、同時に実施することも可能である。市販のニトリルゴムのメタセシス、並びに同時のメタセシス及び水素化についての実施例が開示されている。30℃~100℃の範囲内の温度で、クロロホルム又はクロロベンゼン中、0.04重量%、0.07重量%、及び0.1重量%の触媒4aaを使用し、1-オレフィンは使用せずに、そのメタセシスを実施している。触媒4abを使用し、同じ触媒量を用いて、メタセシスと水素化の同時実施をしている。
(特許文献20)の詳細に基づいたとしても、メタセシス反応、より具体的にはニトリルゴムのメタセシスに関しての、配位子系の最適化についての予測をすることは不可能である。 Even based on the details of WO 2005/010002, it is not possible to make any predictions about the optimization of the ligand system for metathesis reactions, more specifically for metathesis of nitrile rubbers.
上述の特許明細書の中でメタセシスに関連して記述されている触媒は、ニトリルゴム、及びそのニトリルゴムの中に存在している不純物には耐えることができる。しかしながら、それらの触媒の活性は、コスト的な観点からは不十分である。 The catalysts described in connection with metathesis in the above-mentioned patent specifications are able to tolerate nitrile rubbers and impurities present in the nitrile rubbers. However, the activity of those catalysts is insufficient from a cost point of view.
(特許文献9)には、以下の構造特性を有する、Grubbs-Hoveyda IIタイプの置換された触媒が記載されている(以後、「Mauduit触媒」と呼ぶ):
Lは、電荷を持たない配位子であり、
X及びX’は、アニオン性配位子を表し、
R1及びR2は、独立して、以下のものであり:H、C1~C6-アルキル、ペルハロゲン化C1~C6-アルキル、アルデヒド、ケトン、エステル、アミド、ニトリル、任意選択により場合によっては置換されたアリール、ピリジニウム-アルキル、ピリジニウム-ペルハロアルキル、又は任意選択により場合によっては置換されたC5~C6シクロヘキシル、CnH2nY若しくはCnF2nY基(n=1~6、そしてYは、次式のうち1つのイオン性の基又はラジカルを表す)
R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11は、独立して、H、C1~C6-アルキル、C1~C6-ペルハロアルキル、又はC5~C6-アリールであり、
R9、R10、R11は、複素環を形成してもよく、
X1は、アニオン、ハロゲン、テトラフルオロボレート([BF4]-)、[テトラキス-(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)ボレート]([BARF]-)、ヘキサフルオロホスフェート([PF6]-)、ヘキサフルオロアンチモネート([SbF6]-)、ヘキサフルオロアルセネート([AsF6]-)、トリフルオロメチルスルホネート([(CF3)2N]-)であり;
R1及びR2は、それらが結合されているN及びCと共に、次式の複素環を形成してもよく、
halは、ハロゲンであり、そしてR12は、水素、C1~C6-アルキル、C5~C6-シクロアルキル、又はC5~C6-アリールである。)]
US Pat. No. 6,201,400 describes a substituted catalyst of the Grubbs-Hoveyda II type (hereafter referred to as "Mauduit catalyst") with the following structural characteristics:
L is an uncharged ligand,
X and X' represent an anionic ligand,
R 1 and R 2 are independently: H, C 1 -C 6 -alkyl, perhalogenated C 1 -C 6 -alkyl, aldehydes, ketones, esters, amides, nitriles, optional aryl, pyridinium-alkyl, pyridinium-perhaloalkyl optionally substituted with, or optionally substituted C 5 -C 6 cyclohexyl, C n H 2n Y or C n F 2n Y groups where n= 1-6, and Y represents an ionic group or radical of one of the following formulas:
R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R 9 , R 10 , R 11 are independently H, C 1 -C 6 -alkyl, C 1 -C 6 -perhaloalkyl, or C 5 - C6 -aryl,
R 9 , R 10 and R 11 may form a heterocyclic ring,
X 1 is an anion, halogen, tetrafluoroborate ([BF 4 ] − ), [tetrakis-(3,5-bis(trifluoromethyl)phenyl)borate] ([BARF] − ), hexafluorophosphate ([PF 6 ] − ), hexafluoroantimonate ([SbF 6 ] − ), hexafluoroarsenate ([AsF 6 ] − ), trifluoromethylsulfonate ([(CF 3 ) 2 N] − );
R 1 and R 2 together with the N and C to which they are attached may form a heterocyclic ring of the formula
hal is halogen and R 12 is hydrogen, C 1 -C 6 -alkyl, C 5 -C 6 -cycloalkyl or C 5 -C 6 -aryl. )]
一つの好ましい実施態様においては、Lが、P(R13)3であるが、ここでR13は、C1~C6-アルキル、C5~C6-アリール、又はC5~C6-シクロアルキルである。 In one preferred embodiment, L is P(R 13 ) 3 , where R 13 is C 1 -C 6 -alkyl, C 5 -C 6 -aryl, or C 5 -C 6 - is cycloalkyl.
それに代わる好ましい実施態様においては、Lが、式7a、7b、7c、7d、又は7eの配位子である:
R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28は、独立して、C1~C6-アルキル、C3~C20-シクロアルキル、C2~C20-アルケニル、ナフチル、アントラセン、又はフェニルであるが、ここで、そのフェニルは、任意選択により場合によっては、C1~C6-アルキル、C1~C6-アルコキシ、及びハロゲンを含む群から選択される最大5個の基によって置換されていてもよく、
R16とR17、並びにR26とR27は、3、4、5、6、又は7個の結合を有する環を形成してもよく、
R28は、独立して、6個の結合を有する芳香族環を形成してもよい。
In alternative preferred embodiments, L is a ligand of formula 7a, 7b, 7c, 7d, or 7e:
R14 , R15 , R16 , R17 , R18 , R19, R20, R21 , R22 , R23 , R24 , R25 , R26 , R27 and R28 are independently C 1 -C 6 -alkyl, C 3 -C 20 -cycloalkyl, C 2 -C 20 -alkenyl, naphthyl, anthracene, or phenyl, wherein the phenyl is optionally C optionally substituted by up to 5 groups selected from the group comprising 1 - C6 -alkyl, C1 - C6 -alkoxy and halogen;
R 16 and R 17 and R 26 and R 27 may form a ring having 3, 4, 5, 6 or 7 bonds;
R 28 may independently form an aromatic ring with 6 bonds.
選択されたMauduit触媒は、たとえば、以下のものである:
Mauduit触媒は、リサイクルが容易であるという特徴を有していて、そのために、低い貴金属含量で、メタセシス反応生成物を調製することが可能となる。最も好ましい場合においては、Mauduit触媒によって、10ppm~20ppm未満のルテニウム含量しか有さない反応生成物を調製することが可能となる。 Mauduit catalysts have the characteristic of being easily recycled, which makes it possible to prepare metathesis reaction products with low precious metal contents. In the most preferred case, Mauduit catalysts allow the preparation of reaction products having a ruthenium content of less than 10 ppm to 20 ppm.
(特許文献9)においては、それに記載されている触媒は、多くのメタセシス反応に適してはいるものの、ニトリルゴムのメタセシスについての言及はない。さらに、(特許文献9)では、ニトリルゴムのメタセシスにおける触媒の量を低下させるための、触媒構造、特にNHC配位子の構造の最適化についての指針が欠けている。(特許文献9)には、同様に、添加物の添加によって、ニトリルゴムのメタセシス反応を加速させることが可能かどうかについての指針も含まれない。 No mention is made of nitrile rubber metathesis in US Pat. In addition, WO 2005/010003 lacks guidance on optimizing the catalyst structure, especially the structure of the NHC ligand, to reduce the amount of catalyst in the metathesis of nitrile rubber. WO 2005/010303 likewise contains no guidance as to whether it is possible to accelerate the metathesis reaction of nitrile rubber by adding additives.
さらに、特許文献には、それを用いると、特にニトリルゴムのメタセシスのためのメタセシス触媒の活性を向上させることが可能な、多くの添加物が記載されている((特許文献21)、(特許文献22)、(特許文献23)、(特許文献17)、(特許文献24)、(特許文献25)、(特許文献26))。 Furthermore, the patent literature describes a number of additives with which it is possible to improve the activity of metathesis catalysts, in particular for the metathesis of nitrile rubber (US Pat. Document 22), (Patent Document 23), (Patent Document 17), (Patent Document 24), (Patent Document 25), (Patent Document 26)).
これらの特許明細書では、活性を向上させるための、以下のものの使用が記載されている:塩たとえば、塩化リチウム、臭化リチウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウムなど、並びに化合物たとえば、ホウ酸エステル、三フッ化ホウ素-エーテルのアダクト、遷移金属のエステルたとえば、テトラアルコキシチタネートなど。しかしながら、これらの特許明細書からは、ニトリルゴムのメタセシスにおいて特に高い活性を有するようにするためには、ルテニウム含有又はオスミウム含有遷移金属錯体がどのような構造特性を有していなければならないかについて推測することは不可能である。 These patents describe the use of salts such as lithium chloride, lithium bromide, magnesium chloride, calcium chloride, etc., as well as compounds such as borate esters, tri Boron fluoride-ether adducts, transition metal esters such as tetraalkoxy titanates. However, from these patent specifications it is not clear what structural characteristics the ruthenium- or osmium-containing transition metal complexes must have in order to have a particularly high activity in nitrile rubber metathesis. Impossible to guess.
したがって、本発明が取り組もうとしている課題は、公知の触媒、特にGrubbs II、Grubbs III、又はGrubbs-Hoveyda IIのタイプの触媒よりも高い活性を有し、そして極めて実質的にゲルを生成させることなく且つPDIを増大させることなく、分子量の低下を可能とする触媒をベースとする、ニトリルゴム、特に市販のニトリルゴムのメタセシスのためのプロセスを提供することである。 The problem addressed by the present invention is therefore to have a higher activity than the known catalysts, in particular of the Grubbs II, Grubbs III or Grubbs-Hoveyda II type, and to produce gels very substantially. To provide a catalyst-based process for the metathesis of nitrile rubbers, especially commercial nitrile rubbers, which allows molecular weight reduction without increasing the PDI.
驚くべきことには、少なくとも1種の電子吸引性基(EWG)を有する橋架けされたカルベン配位子を含むルテニウム錯体触媒が、これらのルテニウム錯体触媒が、o位及びo’位に、立体的に制約のある(sterically demanding)置換基をそれぞれ有する二つのフェニル環によって置換されたNHC配位子をさらに含む場合には、所望の要求性能を満たすということが見出された。 Surprisingly, ruthenium complex catalysts comprising bridged carbene ligands having at least one electron-withdrawing group (EWG) are characterized in that these ruthenium complex catalysts are sterically It has been found that the desired performance requirements are met when the NHC ligand further comprises two phenyl rings substituted by two phenyl rings each having sterically demanding substituents.
したがって、本発明が取り組もうとしている課題は、ニトリルゴムの分子量を低減させるためのプロセスによって、解決することが可能であり、ここで、メタセシス反応において、ニトリルゴムを、一般式(IA)のルテニウム錯体触媒と接触させる:
X1及びX2は、同一であっても異なっていてもよく、アニオン性配位子、好ましくはハロゲン、より好ましくはF、Cl、Br、I、特に好ましくはClを表し、
R1は、直鎖状又は分岐状の脂肪族のC1~C20-アルキル、C3~C20-シクロアルキル、C5~C20-アリール、CHCH3-CO-CH3、好ましくはメチル、エチル、イソプロピル、イソアミル、t-ブチル、CHCH3-CO-CH3、シクロヘキシル、又はフェニルを表し、
R2は、水素、ハロゲン、C1~C6-アルキル、又はC1~C6-アルケニルを表し、
R3は、電子吸引性基、好ましくは-F、-Cl、-Br、-I、-NO、NO2、-CF3、-OCF3、-CN、-SCN、-NCO、-CNO、-COCH3、-COCF3、-CO-C2F5、-SO3、-SO2-N(CH3)2、アリールスルホニル、アリールスルフィニル、アリールカルボニル、アルキルカルボニル、アリールオキシカルボニル、又は-NR4-CO-R5を表すが、ここでR4及びR5は、同一であっても異なっていてもよく、そしてそれぞれ独立して、以下のものであってよく:H、C1~C6-アルキル、ペルハロゲン化C1~C6-アルキル、アルデヒド、ケトン、エステル、アミド、ニトリル、任意選択により場合によっては置換されたアリール、ピリジニウム-アルキル、ピリジニウム-ペルハロアルキル、又は任意選択により場合によっては置換されたC5~C6シクロヘキシル、CnH2nY若しくはCnF2nY基(n=1~6)、そしてYは、次式(EWG1)、(EWG2)又は(EWG3)の一つのイオン性の基又はラジカルを表し、
R6、R7、R8、R9、R10、R11は、独立して、H、C1~C6-アルキル、C1~C6-ペルハロアルキル、又はC5~C6-アリールを表すが、R9、R10、R11が、複素環を形成してもよく、
X3は、アニオン、ハロゲン、テトラフルオロボレート([BF4]-)、[テトラキス-(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)ボレート]([BARF]-)、ヘキサフルオロホスフェート([PF6]-)、ヘキサフルオロアンチモネート([SbF6]-)、ヘキサフルオロアルセネート([AsF6]-)、又はトリフルオロメチルスルホネート([(CF3)2N]-)を表す);
R4及びR5は、それらが結合されているN及びCと合体して、次式の(EWG4)又は(EWG5)の複素環を形成してもよく、
halは、ハロゲンであり、そして
R12は、水素、C1~C6-アルキル、C5~C6-シクロアルキル、又はC5~C6-アリールである)、
Lは、一般式(L1)又は(L2)のNHC配位子を表す、
R13は、水素、C1~C6-アルキル、C3~C30-シクロアルキル、又はC5~C30-アリールであり、
R14及びR15は、同一であっても異なっていてもよく、そして直鎖状又は分岐状のC3~C30-アルキル、C3~C30-シクロアルキル、C5~C30-アリール、C5~C30-アルクアリール、C5~C30-アラルキル、任意選択により場合によっては3個までのヘテロ原子を含み、好ましくはイソプロピル、i-ブチル、tert-ブチル、シクロヘキシル、又はフェニルである。)]
Accordingly, the problem addressed by the present invention can be solved by a process for reducing the molecular weight of nitrile rubbers, wherein in a metathesis reaction nitrile rubbers are converted to ruthenium compounds of general formula (IA) Contact with complex catalyst:
X 1 and X 2 , which may be the same or different, represent an anionic ligand, preferably halogen, more preferably F, Cl, Br, I, particularly preferably Cl,
R 1 is linear or branched aliphatic C 1 -C 20 -alkyl, C 3 -C 20 -cycloalkyl, C 5 -C 20 -aryl, CHCH 3 -CO-CH 3 , preferably methyl , ethyl, isopropyl, isoamyl, t-butyl, CHCH 3 —CO—CH 3 , cyclohexyl, or phenyl;
R 2 represents hydrogen, halogen, C 1 -C 6 -alkyl or C 1 -C 6 -alkenyl,
R 3 is an electron-withdrawing group, preferably -F, -Cl, -Br, -I, -NO, NO 2 , -CF 3 , -OCF 3 , -CN, -SCN, -NCO, -CNO, - COCH 3 , —COCF 3 , —CO—C 2 F 5 , —SO 3 , —SO 2 —N(CH 3 ) 2 , arylsulfonyl, arylsulfinyl, arylcarbonyl, alkylcarbonyl, aryloxycarbonyl, or —NR 4 represents —CO—R 5 where R 4 and R 5 may be the same or different and each independently may be: H, C 1 -C 6 -alkyl, perhalogenated C 1 -C 6 -alkyl, aldehyde, ketone, ester, amide, nitrile, optionally optionally substituted aryl, pyridinium-alkyl, pyridinium-perhaloalkyl, or optionally optionally is a substituted C 5 -C 6 cyclohexyl, C n H 2n Y or C n F 2n Y group (n=1-6), and Y is one of the following formulas (EWG1), (EWG2) or (EWG3) represents an ionic group or radical,
R 6 , R 7 , R 8 , R 9 , R 10 , R 11 are independently H, C 1 -C 6 -alkyl, C 1 -C 6 -perhaloalkyl or C 5 -C 6 -aryl represents, R 9 , R 10 and R 11 may form a heterocyclic ring,
X 3 is an anion, halogen, tetrafluoroborate ([BF 4 ] − ), [tetrakis-(3,5-bis(trifluoromethyl)phenyl)borate] ([BARF] − ), hexafluorophosphate ([PF 6 ] − ), hexafluoroantimonate ([SbF 6 ] − ), hexafluoroarsenate ([AsF 6 ] − ), or trifluoromethylsulfonate ([(CF 3 ) 2 N] − ));
R 4 and R 5 may be combined with the N and C to which they are attached to form a heterocyclic ring of (EWG4) or (EWG5) of the formula
hal is halogen and R 12 is hydrogen, C 1 -C 6 -alkyl, C 5 -C 6 -cycloalkyl, or C 5 -C 6 -aryl),
L represents an NHC ligand of general formula (L1) or (L2);
R 13 is hydrogen, C 1 -C 6 -alkyl, C 3 -C 30 -cycloalkyl or C 5 -C 30 -aryl,
R 14 and R 15 can be identical or different and are linear or branched C 3 -C 30 -alkyl, C 3 -C 30 -cycloalkyl, C 5 -C 30 -aryl , C 5 -C 30 -alkaryl, C 5 -C 30 -aralkyl, optionally containing up to 3 heteroatoms, preferably isopropyl, i-butyl, tert-butyl, cyclohexyl or phenyl be. )]
この時点で注目すべきは、本発明の文脈においては、これまで及びこれ以降で、一般的な用語、又は、好ましい、より好ましい、特に好ましい、及び最も好ましい領域として示される、基の定義及びパラメーターは、相互に、各種所望の組合せで包含されるということである。 It should be noted at this point that in the context of the present invention, heretofore and hereinafter, the definitions and parameters of the groups indicated in general terms or in preferred, more preferred, particularly preferred and most preferred regions are meant to include each other in any desired combination.
好ましいNHC配位子は、L1a、L2a、L1b、L2b、L1c、L2c、L1d、L2d、L1e、及びL2eである。
より好ましいNHC配位子は、L1a、L2a、L1b、L2b、L1c、又はL2cである。 More preferred NHC ligands are L1a, L2a, L1b, L2b, L1c, or L2c.
特に好ましいNHC配位子は、L1a又はL2aである。 A particularly preferred NHC ligand is L1a or L2a.
R3は、好ましくは、以下のものである:-F、-Cl、-Br、-I、-NO、-NO2、-CF3、-OCF3、-CN、-SCN、-NCO、-CNO、-COCH3、-COCF3、-CO-C2F5、-SO3、-SO2N(CH3)2、-NHCO-H、-NH-CO-CH3、-NH-CO-CF3、-NHCO-OEt、-NHCO-OiBu、-NH-CO-COOEt、-CO-NR2、-NH-CO-C6F5、-NH(CO-CF3)2。 R 3 is preferably: -F, -Cl, -Br, -I, -NO, -NO 2 , -CF 3 , -OCF 3 , -CN, -SCN, -NCO, - CNO, -COCH 3 , -COCF 3 , -CO-C 2 F 5 , -SO 3 , -SO 2 N(CH 3 ) 2 , -NHCO-H, -NH-CO-CH 3 , -NH-CO- CF 3 , —NHCO—OEt, —NHCO—OiBu, —NH—CO—COOEt, —CO—NR 2 , —NH—CO—C 6 F 5 , —NH(CO—CF 3 ) 2 .
R3は、より好ましくは、-Cl、-Br、-NO2、-NH-CO-CF3、-NH-CO-OiBu、-NH-CO-COOEtである。 R 3 is more preferably -Cl, -Br, -NO 2 , -NH-CO-CF 3 , -NH-CO-OiBu, -NH-CO-COOEt.
R3は、特に好ましくは-NH-CO-CF3、-NH-CO-OiBu、NH-CO-COOEtである。 R 3 is particularly preferably -NH-CO-CF 3 , -NH-CO-OiBu, NH-CO-COOEt.
好ましいルテニウム錯体触媒は、以下のものである。
より好ましいルテニウム錯体触媒は、M71 SIPr、M73 SIPr、及びM74 SIPrである。 More preferred ruthenium complex catalysts are M71 SIPr, M73 SIPr, and M74 SIPr.
特に好ましいルテニウム錯体触媒は、M73 SIPrである。 A particularly preferred ruthenium complex catalyst is M73 SIPr.
本発明における分子量低減において、使用されるニトリルゴムを基準にした、使用される一般式(IA)又は(IB)のルテニウム錯体触媒の量は、その特定のルテニウム錯体触媒の性質及び触媒活性に依存する。使用されるルテニウム錯体触媒の量は、使用されるニトリルゴムを基準にして、典型的には1ppm~1000ppm、好ましくは2ppm~500ppm、特には5ppm~250ppmの貴金属である。 In molecular weight reduction in the present invention, the amount of ruthenium complex catalyst of general formula (IA) or (IB) used, based on the nitrile rubber used, depends on the nature and catalytic activity of the particular ruthenium complex catalyst. do. The amount of ruthenium complex catalyst used is typically from 1 ppm to 1000 ppm, preferably from 2 ppm to 500 ppm, especially from 5 ppm to 250 ppm of noble metal, based on the nitrile rubber used.
NBRのメタセシスは、共オレフィンの非存在下、又はそうでなければ存在下に実施することができる。その共オレフィンは好ましくは、直鎖状又は分岐状のC2~C16オレフィンである。適切な例は、エチレン、プロピレン、イソブテン、スチレン、1-ドデセン、1-ヘキセン、又は1-オクテンである。1-ヘキセン又は1-オクテンを使用するのが好ましい。その共オレフィンが(たとえば1-ヘキセンのように)液体である場合には、その共オレフィンの量は、使用されるニトリルゴムを基準にして、好ましくは0.2重量%~20重量%の範囲内である。その共オレフィンが、たとえばエチレンのように、気体である場合には、その共オレフィンの量は、その反応容器中、室温で、1×105Pa~1×107Paの範囲の圧力、好ましくは5.2×105Pa~4×106Paの範囲の圧力が得られるように選択される。 Metathesis of NBR can be carried out in the absence or otherwise in the presence of co-olefins. The co-olefin is preferably a linear or branched C 2 -C 16 olefin. Suitable examples are ethylene, propylene, isobutene, styrene, 1-dodecene, 1-hexene or 1-octene. Preference is given to using 1-hexene or 1-octene. When the coolefin is liquid (such as 1-hexene), the amount of coolefin preferably ranges from 0.2% to 20% by weight, based on the nitrile rubber used. is within. When the co-olefin is gaseous, for example ethylene, the amount of co-olefin is in the reaction vessel at room temperature at a pressure in the range of 1×10 5 Pa to 1×10 7 Pa, preferably is selected to obtain a pressure in the range of 5.2×10 5 Pa to 4×10 6 Pa.
メタセシス反応は、使用される触媒を失活させず、さらにはいかなる点でもその反応に悪影響を与えることがない、適切な溶媒の中で実施することができる。好適な溶媒としては、ジクロロメタン、ベンゼン、トルエン、メチルエチルケトン、アセトン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、ジオキサン、シクロヘキサン、及びモノクロロベンゼンなどが挙げられるが、これらに限定される訳ではない。特に好適な溶媒はモノクロロベンゼンである。いくつかの場合においては、たとえば1-ヘキセンの場合のように、その共オレフィン自体が溶媒として機能できるような場合には、さらなる追加の溶媒の添加無しで済ますことも可能である。 The metathesis reaction can be carried out in a suitable solvent that does not deactivate the catalyst used or adversely affect the reaction in any way. Suitable solvents include, but are not limited to, dichloromethane, benzene, toluene, methyl ethyl ketone, acetone, tetrahydrofuran, tetrahydropyran, dioxane, cyclohexane, monochlorobenzene, and the like. A particularly preferred solvent is monochlorobenzene. In some cases it may be possible to dispense with the addition of further additional solvent if the co-olefin itself can function as a solvent, for example in the case of 1-hexene.
メタセシスのための反応混合物中で使用されるニトリルゴムの濃度には厳しい制限はないが、ただし、その反応混合物の粘度があまりにも高すぎて、混合の問題が伴うようなことがあれば、その反応に悪影響が及ぶであろうことには、注意するべきである。反応混合物中のNBRの濃度は、反応混合物全体を基準にして、好ましくは1重量%~30重量%の範囲、より好ましくは5重量%~25重量%の範囲である。 There is no hard limit on the concentration of nitrile rubber used in the reaction mixture for metathesis, unless the viscosity of the reaction mixture is so high that mixing problems are involved. It should be noted that the reaction may be adversely affected. The concentration of NBR in the reaction mixture is preferably in the range of 1 wt% to 30 wt%, more preferably in the range of 5 wt% to 25 wt%, based on the total reaction mixture.
メタセシス分解は、典型的には10℃~150℃の範囲の温度、好ましくは20℃~100℃の範囲の温度で実施される。 Metathetic degradation is typically carried out at temperatures in the range 10°C to 150°C, preferably in the range 20°C to 100°C.
その反応時間はいくつかの因子に依存するが、そのような因子としてはたとえば、NBRのタイプ、触媒のタイプ、使用される触媒濃度、及び反応温度などが挙げられる。典型的には、その反応は、通常の条件下では、5時間以内に終了する。メタセシスの進行状況は、たとえばゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)測定による標準的な分析法によるか、又は粘度を測定することによってモニターすることができる。 The reaction time depends on several factors, such as the type of NBR, the type of catalyst, the catalyst concentration used, and the reaction temperature. Typically, the reaction is complete within 5 hours under normal conditions. The progress of metathesis can be monitored by standard analytical methods, for example by gel permeation chromatography (GPC) measurements, or by measuring viscosity.
本発明におけるプロセスにおいて使用されるニトリルゴム(「NBR」)は、少なくとも1種の共役ジエン、少なくとも1種のα,β-不飽和ニトリル、及び場合によっては、1種又は複数のさらなる共重合性モノマーの繰り返し単位を含む、二元、三元、又は四元ポリマーであってよい。 The nitrile rubber (“NBR”) used in the process of the present invention comprises at least one conjugated diene, at least one α,β-unsaturated nitrile, and optionally one or more further copolymerizable It may be a binary, ternary, or quaternary polymer comprising repeating units of monomers.
各種の共役ジエンを使用することができる。共役(C4~C6)ジエンを使用するのが好ましい。1,3-ブタジエン、イソプレン、2,3-ジメチルブタジエン、ピペリレン、又はそれらの混合物が特に好ましい。特に好ましいのは、1,3-ブタジエン及びイソプレン又はそれらの混合物である。極めて特に好ましいのは1,3-ブタジエンである。 Various conjugated dienes can be used. Conjugated ( C4 - C6 ) dienes are preferably used. Particularly preferred are 1,3-butadiene, isoprene, 2,3-dimethylbutadiene, piperylene, or mixtures thereof. Especially preferred are 1,3-butadiene and isoprene or mixtures thereof. Very particular preference is given to 1,3-butadiene.
使用されるα,β-不飽和ニトリルは、各種公知のα,β-不飽和ニトリルであってよいが、(C3~C5)-α,β-不飽和ニトリル、たとえば、アクリロニトリル(ACN)、メタクリロニトリル、エタクリロニトリル又はそれらの混合物が好ましい。アクリロニトリルが特に好ましい。 The α,β-unsaturated nitrile used can be any of the known α,β-unsaturated nitriles, including (C 3 -C 5 )-α,β-unsaturated nitriles such as acrylonitrile (ACN) , methacrylonitrile, ethacrylonitrile or mixtures thereof are preferred. Acrylonitrile is particularly preferred.
したがって、特に好ましいニトリルゴムは、アクリロニトリルと1,3-ブタジエンとのコポリマーである。 A particularly preferred nitrile rubber is therefore a copolymer of acrylonitrile and 1,3-butadiene.
共役ジエン及びα,β-不飽和ニトリルと同様に、1種又は複数のさらなる当業者公知の共重合性モノマー、たとえば、α,β-不飽和モノカルボン酸若しくはジカルボン酸、又はそれらのエステル若しくはアミドを使用することも可能である。 As well as conjugated dienes and α,β-unsaturated nitriles, one or more further copolymerizable monomers known to those skilled in the art, such as α,β-unsaturated monocarboxylic or dicarboxylic acids, or esters or amides thereof It is also possible to use
ここにおいて好ましいα,β-不飽和モノ-若しくはジ-カルボン酸は、フマル酸、マレイン酸、アクリル酸、及びメタクリル酸である。 Preferred α,β-unsaturated mono- or di-carboxylic acids herein are fumaric acid, maleic acid, acrylic acid and methacrylic acid.
使用されるα,β-不飽和カルボン酸のエステルとしては、以下のものが挙げられる:
・ (メタ)アクリル酸アルキル、特には(メタ)アクリル酸C1~C18-アルキル、好ましくは(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸tert-ブチル、(メタ)アクリル酸n-ペンチル、又は(メタ)アクリル酸n-ヘキシル;
・ (メタ)アクリル酸アルコキシアルキル、特には、(メタ)アクリル酸C1~C18-アルコキシアルキル、好ましくは(メタ)アクリル酸C4~C12-アルコキシアルキル;
・ (メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキル、特には、(メタ)アクリル酸C1~C18-ヒドロキシアルキル、好ましくは(メタ)アクリル酸C4~C12-ヒドロキシアルキル;
・ (メタ)アクリル酸シクロアルキル、特には、(メタ)アクリル酸C5~C18-シクロアルキル、好ましくは(メタ)アクリル酸C6~C12-シクロアルキル、より好ましくは(メタ)アクリル酸シクロペンチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘプチル;
・ (メタ)アクリル酸アルキルシクロアルキル、特には、(メタ)アクリル酸C6~C12-アルキルシクロアルキル、好ましくは(メタ)アクリル酸C7~C10-アルキルシクロアルキル、より好ましくは(メタ)アクリル酸メチルシクロペンチル、及び(メタ)アクリル酸エチルシクロヘキシル;
・ アリールモノエステル、特には、C6~C14-アリールモノエステル、好ましくは(メタ)アクリル酸フェニル又は(メタ)アクリル酸ベンジル;
・ アミノ含有α,β-エチレン性不飽和カルボン酸エステル、たとえばアクリル酸ジメチルアミノメチル又はアクリル酸ジエチルアミノエチル;
・ α,β-エチレン性不飽和モノアルキルのジカルボキシレート、好ましくは、
・ アルキルモノエステル、特にC4~C18-アルキルモノエステル、好ましくはn-ブチル、tert-ブチル、n-ペンチル又はn-ヘキシルモノエステル、より好ましくは、マレイン酸モノ-n-ブチル、フマル酸モノ-n-ブチル、シトラコン酸モノ-n-ブチル、イタコン酸モノ-n-ブチル、最も好ましくは、マレイン酸モノ-n-ブチル;
・ アルコキシアルキルモノエステル、特にC4~C18-アルコキシアルキルモノエステル、好ましくはC4~C12-アルコキシアルキルモノエステル、
・ ヒドロキシアルキルモノエステル、特にC4~C18-ヒドロキシアルキルモノエステル、好ましくはC4~C12-ヒドロキシアルキルモノエステル、
・ シクロアルキルモノエステル、特にC5~C18-シクロアルキルモノエステル、好ましくはC6~C12-シクロアルキルモノエステル、より好ましくはマレイン酸モノシクロペンチル、マレイン酸モノシクロヘキシル、マレイン酸モノシクロヘプチル、フマル酸モノシクロペンチル、フマル酸モノシクロヘキシル、フマル酸モノシクロヘプチル、シトラコン酸モノシクロペンチル、シトラコン酸モノシクロヘキシル、シトラコン酸モノシクロヘプチル、イタコン酸モノシクロペンチル、イタコン酸モノシクロヘキシル、及びイタコン酸モノシクロヘプチル、
・ アルキルシクロアルキルモノエステル、特にC6~C12-アルキルシクロアルキルモノエステル、好ましくはC7~C10-アルキルシクロアルキルモノエステル、より好ましくはマレイン酸モノメチルシクロペンチル及びマレイン酸モノエチルシクロヘキシル、フマル酸モノメチルシクロペンチル及びフマル酸モノエチルシクロヘキシル、シトラコン酸モノメチルシクロペンチル及びシトラコン酸モノエチルシクロヘキシル;イタコン酸モノメチルシクロペンチル及びイタコン酸モノエチルシクロヘキシル、
・ アリールモノエステル、特にC6~C14-アリールモノエステル、好ましくはマレイン酸モノアリール、フマル酸モノアリール、シトラコン酸モノアリール、又はイタコン酸モノアリール、より好ましくはマレイン酸モノフェニル若しくはマレイン酸モノベンジル、フマル酸モノフェニル若しくはフマル酸モノベンジル、シトラコン酸モノフェニル若しくはシトラコン酸モノベンジル、イタコン酸モノフェニル若しくはイタコン酸モノベンジル、
・ 不飽和ポリアルキルポリカルボン酸、たとえばマレイン酸ジメチル、フマル酸ジメチル、イタコン酸ジメチル、又はイタコン酸ジエチル。
Esters of α,β-unsaturated carboxylic acids that are used include the following:
Alkyl (meth)acrylates, especially C 1 -C 18 -alkyl (meth)acrylates, preferably n-butyl (meth)acrylate, tert-butyl (meth)acrylate, n-(meth)acrylate pentyl or n-hexyl (meth)acrylate;
alkoxyalkyl (meth)acrylates, in particular C 1 -C 18 -alkoxyalkyl (meth)acrylates, preferably C 4 -C 12 -alkoxyalkyl (meth)acrylates;
hydroxyalkyl (meth)acrylates, in particular C 1 -C 18 -hydroxyalkyl (meth)acrylates, preferably C 4 -C 12 -hydroxyalkyl (meth)acrylates;
Cycloalkyl (meth)acrylates, in particular C 5 -C 18 -cycloalkyl (meth)acrylates, preferably C 6 -C 12 -cycloalkyl (meth)acrylates, more preferably (meth)acrylic acid cyclopentyl, cyclohexyl (meth)acrylate, cycloheptyl (meth)acrylate;
Alkylcycloalkyl (meth)acrylates, in particular C 6 -C 12 -alkylcycloalkyl (meth)acrylates, preferably C 7 -C 10 -alkylcycloalkyl (meth)acrylates, more preferably (meth)acrylates ) methylcyclopentyl acrylate and ethylcyclohexyl (meth)acrylate;
aryl monoesters, in particular C 6 -C 14 -aryl monoesters, preferably phenyl (meth)acrylate or benzyl (meth)acrylate;
- amino-containing α,β-ethylenically unsaturated carboxylic acid esters, such as dimethylaminomethyl acrylate or diethylaminoethyl acrylate;
- a dicarboxylate of an α,β-ethylenically unsaturated monoalkyl, preferably
Alkyl monoesters, especially C 4 -C 18 -alkyl monoesters, preferably n-butyl, tert-butyl, n-pentyl or n-hexyl monoesters, more preferably mono-n-butyl maleate, fumaric acid mono-n-butyl, mono-n-butyl citraconate, mono-n-butyl itaconate, most preferably mono-n-butyl maleate;
alkoxyalkyl monoesters, especially C 4 -C 18 -alkoxyalkyl monoesters, preferably C 4 -C 12 -alkoxyalkyl monoesters,
hydroxyalkyl monoesters, especially C 4 -C 18 -hydroxyalkyl monoesters, preferably C 4 -C 12 -hydroxyalkyl monoesters,
cycloalkyl monoesters, especially C 5 -C 18 -cycloalkyl monoesters, preferably C 6 -C 12 -cycloalkyl monoesters, more preferably monocyclopentyl maleate, monocyclohexyl maleate, monocycloheptyl maleate, monocyclopentyl fumarate, monocyclohexyl fumarate, monocycloheptyl fumarate, monocyclopentyl citraconate, monocyclohexyl citraconate, monocycloheptyl citraconate, monocyclopentyl itaconate, monocyclohexyl itaconate, and monocycloheptyl itaconate,
Alkyl cycloalkyl monoesters, especially C 6 -C 12 -alkyl cycloalkyl monoesters, preferably C 7 -C 10 -alkyl cycloalkyl monoesters, more preferably monomethylcyclopentyl maleate and monoethylcyclohexyl maleate, fumaric acid monomethylcyclopentyl and monoethylcyclohexyl fumarate, monomethylcyclopentyl citraconate and monoethylcyclohexyl citraconate; monomethylcyclopentyl itaconate and monoethylcyclohexyl itaconate,
Aryl monoesters, especially C 6 -C 14 -aryl monoesters, preferably monoaryl maleate, monoaryl fumarate, monoaryl citraconate or monoaryl itaconate, more preferably monophenyl maleate or monoaryl maleate benzyl, monophenyl fumarate or monobenzyl fumarate, monophenyl citraconate or monobenzyl citraconate, monophenyl itaconate or monobenzyl itaconate,
• Unsaturated polyalkylpolycarboxylic acids such as dimethyl maleate, dimethyl fumarate, dimethyl itaconate or diethyl itaconate.
前述のエステルの混合物もまた、使用することができる。 Mixtures of the aforementioned esters can also be used.
使用されるα,β-不飽和カルボン酸のエステルは、好ましくは、それらのアルキルエステル及びアルコキシアルキルエステルである。特に好ましい、α,β-不飽和カルボン酸のアルキルエステルは、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸2-エチルヘキシル、及びアクリル酸オクチルである。特に好ましい、α,β-不飽和カルボン酸のアルコキシアルキルエステルは、(メタ)アクリル酸メトキシエチル、及び(メタ)アクリル酸エトキシエチルである。使用するのに好ましいα,β-エチレン性不飽和カルボン酸エステルはさらに、一般式(I)
Rは、非分岐状又は分岐状のC1~C20-アルキル、好ましくはC2~C20-アルキル、より好ましくはエチル、ブチル、又はエチルヘキシルであり、
nは、2~12、好ましくは2~8、より好ましくは2~5、最も好ましくは2又は3であり、そして
R1は、水素又はCH3-である]
から誘導されるPEGアクリレートである。
The esters of α,β-unsaturated carboxylic acids used are preferably their alkyl and alkoxyalkyl esters. Particularly preferred alkyl esters of α,β-unsaturated carboxylic acids are methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate and octyl acrylate. . Particularly preferred alkoxyalkyl esters of α,β-unsaturated carboxylic acids are methoxyethyl (meth)acrylate and ethoxyethyl (meth)acrylate. Preferred α,β-ethylenically unsaturated carboxylic acid esters for use are further represented by general formula (I)
R is unbranched or branched C 1 -C 20 -alkyl, preferably C 2 -C 20 -alkyl, more preferably ethyl, butyl or ethylhexyl,
n is 2-12, preferably 2-8, more preferably 2-5, most preferably 2 or 3, and R 1 is hydrogen or CH 3 —]
is a PEG acrylate derived from
「(メタ)アクリレート」という用語は、本発明の文脈においては、「アクリレート」及び「メタクリレート」を表している。一般式(I)の中のR1基が、CH3-である場合には、その分子はメタクリレートである。 The term "(meth)acrylate" stands for "acrylate" and "methacrylate" in the context of the present invention. When the R 1 group in general formula (I) is CH 3 —, the molecule is a methacrylate.
「ポリエチレングリコール」又は略して「PEG」という用語は、本発明の文脈においては、2個の繰り返しエチレングリコール単位(PEG-2;n=2)から12個の繰り返しエチレングリコール単位(PEG-2~PEG-12;n=2~12)までのエチレングリコール部分を表している。 The term "polyethylene glycol" or "PEG" for short, in the context of the present invention, ranges from 2 repeating ethylene glycol units (PEG-2; n=2) to 12 repeating ethylene glycol units (PEG-2 to PEG-12; n=2-12).
「PEGアクリレート」という用語もまた、略してPEG-X-(M)Aとされるが、ここで「X」は、エチレングリコールの繰り返し単位の数であり、「MA」はメタクリレートであり、そして「A」は、アクリレートである。 The term "PEG acrylate" is also abbreviated PEG-X-(M)A, where "X" is the number of repeating units of ethylene glycol, "MA" is methacrylate, and "A" is an acrylate.
一般式(I)のPEGアクリレートから誘導されるアクリレート単位は、本発明の文脈においては、「PEGアクリレート単位」と呼ばれる。 Acrylate units derived from PEG acrylates of general formula (I) are referred to as "PEG acrylate units" in the context of the present invention.
好ましいPEGアクリレート単位は、次式のno.1~no.8を有するPEGアクリレートから誘導されるが、ここで、nは、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、又は12、好ましくは2、3、4、5、6、7、又は8、より好ましくは2、3、4、又は5、最も好ましくは2又は3である。 A preferred PEG acrylate unit is no. 1 to no. PEG acrylate with 8, where n is 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, or 12, preferably 2, 3, 4, 5, 6, 7 or 8, more preferably 2, 3, 4 or 5, most preferably 2 or 3.
エトキシポリエチレングリコールアクリレート(式no.1)に対して一般的に使用されているその他の呼び方は、たとえばポリ(エチレングリコール)エチルエーテルアクリレート、エトキシPEGアクリレート、エトキシポリ(エチレングリコール)モノアクリレート、又はポリ(エチレングリコール)モノエチルエーテルモノアクリレートなどである。 Other commonly used designations for ethoxy polyethylene glycol acrylate (formula no. 1) are, for example, poly(ethylene glycol) ethyl ether acrylate, ethoxy PEG acrylate, ethoxy poly(ethylene glycol) monoacrylate, or poly (ethylene glycol) monoethyl ether monoacrylate and the like.
これらのPEGアクリレートは、市場で購入することが可能で、たとえばArkemaからSartomer(登録商標)の商品名として、EvonikからVisiomer(登録商標)の商品名として、或いはSigma Aldrichから販売されている。 These PEG acrylates are commercially available, for example sold by Arkema under the trade name Sartomer®, by Evonik under the trade name Visiomer®, or by Sigma Aldrich.
一つの好ましい実施態様においては、ニトリルゴム中のPEGアクリレート単位の量は、全部のモノマー単位の合計量である100重量%を基準にして、0重量%~65重量%、好ましくは20重量%~60重量%、より好ましくは20重量%~55重量%である。 In one preferred embodiment, the amount of PEG acrylate units in the nitrile rubber is from 0 wt% to 65 wt%, preferably from 20 wt% to 60% by weight, more preferably 20% to 55% by weight.
また別な実施態様においては、ニトリルゴム中のPEGアクリレートの量が、すべてのモノマー単位の合計量である100重量%を規準にして、20重量%~60重量%であり、そしてPEGアクリレートとは異なるα,β-エチレン性不飽和カルボン酸エステル単位の量が、0重量%~40重量%であるが、ただしカルボン酸エステル単位の合計量が60重量%を超えることはない。 In another embodiment, the amount of PEG acrylate in the nitrile rubber is 20% to 60% by weight based on the total amount of all monomer units of 100% by weight, and PEG acrylate is The amount of different α,β-ethylenically unsaturated carboxylic acid ester units is from 0% to 40% by weight, provided that the total amount of carboxylic acid ester units does not exceed 60% by weight.
別の実施態様においては、そのニトリルゴムには、α,β-エチレン性不飽和ニトリル単位、共役ジエン単位、及び一般式(I)のPEGアクリレートから誘導されるPEGアクリレート単位だけではなく、不飽和カルボン酸エステル単位として、モノアルキルジカルボキシレート単位、好ましくはマレイン酸モノブチルも含まれる。 In another embodiment, the nitrile rubber contains not only α,β-ethylenically unsaturated nitrile units, conjugated diene units, and PEG acrylate units derived from PEG acrylates of general formula (I), but also unsaturated Also included as carboxylic acid ester units are monoalkyldicarboxylate units, preferably monobutyl maleate.
一つの好ましいニトリルゴムにおいては、そのα,β-エチレン性不飽和ニトリル単位が、アクリロニトリル又はメタクリロニトリルから、より好ましくはアクリロニトリルから誘導され、その共役ジエン単位が、イソプレン又は1,3-ブタジエンから、より好ましくは1,3-ブタジエンから誘導され、そしてそのα,β-エチレン性不飽和カルボン酸エステル単位がもっぱら、nが、2~8である一般式(I)のPEGアクリレートから、より好ましくはnが2又は3である一般式(I)のPEGアクリレートから誘導されるPEGアクリレート単位であり、ここで、さらなるカルボン酸エステル単位は、まったく存在しない。 In one preferred nitrile rubber, the α,β-ethylenically unsaturated nitrile units are derived from acrylonitrile or methacrylonitrile, more preferably acrylonitrile, and the conjugated diene units are derived from isoprene or 1,3-butadiene. , more preferably derived from 1,3-butadiene, and whose α,β-ethylenically unsaturated carboxylic acid ester units are exclusively from PEG acrylates of general formula (I) wherein n is 2 to 8, more preferably is a PEG acrylate unit derived from a PEG acrylate of general formula (I) where n is 2 or 3, wherein no further carboxylic acid ester units are present.
さらなる好ましいニトリルゴムにおいては、そのα,β-エチレン性不飽和ニトリル単位が、アクリロニトリル又はメタクリロニトリルから、より好ましくはアクリロニトリルから誘導され、その共役ジエン単位が、イソプレン又は1,3-ブタジエンから、より好ましくは1,3-ブタジエンから誘導され、そしてそのα,β-エチレン性不飽和カルボン酸エステル単位が、nが2~12である一般式(I)の第1のPEGアクリレートから、より好ましくはnが2又は3である一般式(I)のPEGアクリレート、及びPEGアクリレート単位以外のα,β-エチレン性不飽和カルボン酸エステル単位から誘導される。 In further preferred nitrile rubbers, the α,β-ethylenically unsaturated nitrile units are derived from acrylonitrile or methacrylonitrile, more preferably acrylonitrile, and the conjugated diene units are derived from isoprene or 1,3-butadiene, more preferably derived from 1,3-butadiene and whose α,β-ethylenically unsaturated carboxylic acid ester units are from a first PEG acrylate of general formula (I) wherein n is 2 to 12, more preferably is derived from PEG acrylates of general formula (I) where n is 2 or 3, and α,β-ethylenically unsaturated carboxylic acid ester units other than PEG acrylate units.
それに加えて、そのニトリルゴムには、1種又は複数のさらなる共重合性モノマーを、すべてのモノマー単位の合計量である100重量%を規準にして、0重量%~20重量%、好ましくは0.1重量%~10重量%の量で含んでいてもよい。その場合においては、他のモノマー単位の量をそれなりに減らし、すべてのモノマー単位を合計したものが常に100重量%になるようにする。そのニトリルゴムには、さらなる共重合性モノマーとして、以下のものからの1種又は複数が含まれていてもよい:
・ 芳香族ビニルモノマー、好ましくはスチレン、α-メチルスチレン、及びビニルピリジン、
・ フッ素含有ビニルモノマー、好ましくはフルオロエチルビニルエーテル、フルオロプロピルビニルエーテル、o-フルオロメチルスチレン、ビニルペンタフルオロベンゾエート、ジフルオロエチレン、及びテトラフルオロエチレンなど、
・ α-オレフィン、好ましくはC2~C12オレフィン、たとえばエチレン、1-ブテン、4-ブテン、4-メチル-1-ペンテン、1-ヘキセン、又は1-オクテン、
・ 非共役ジエン、好ましくはC4~C12ジエン、たとえば1,4-ペンタジエン、1,4-ヘキサジエン、4-シアノシクロヘキセン、4-ビニルシクロヘキセン、ビニルノルボルネン、ジシクロペンタジエンなど、
・ アルキン、たとえば1-ブチン又は2-ブチン、
・ α,β-エチレン性不飽和モノカルボン酸、好ましくはアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、又はケイ皮酸、
・ α,β-エチレン性不飽和ジカルボン酸、好ましくはマレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、
・ 共重合性抗酸化剤、たとえばN-(4-アニリノフェニル)アクリルアミド、N-(4-アニリノフェニル)メタクリルアミド、N-(4-アニリノフェニル)シンナミド、N-(4-アニリノフェニル)クロトンアミド、N-フェニル-4-(3-ビニルベンジルオキシ)アニリン、N-フェニル-4-(4-ビニルベンジルオキシ)アニリン、又は
・ 架橋性モノマー、たとえばジビニル成分、たとえばジビニルベンゼン。
In addition, the nitrile rubber contains from 0% to 20% by weight, preferably 0%, of one or more further copolymerizable monomers, based on the total amount of all monomer units of 100% by weight. .1% to 10% by weight. In that case, the amounts of other monomeric units are reduced accordingly so that the sum of all monomeric units is always 100% by weight. The nitrile rubber may contain, as further copolymerizable monomers, one or more from:
- aromatic vinyl monomers, preferably styrene, α-methylstyrene, and vinylpyridine,
Fluorine-containing vinyl monomers, preferably fluoroethyl vinyl ether, fluoropropyl vinyl ether, o-fluoromethylstyrene, vinyl pentafluorobenzoate, difluoroethylene, and tetrafluoroethylene, etc.
α-olefins, preferably C 2 -C 12 olefins such as ethylene, 1-butene, 4-butene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene or 1-octene,
non-conjugated dienes, preferably C4- C12 dienes, such as 1,4 -pentadiene, 1,4-hexadiene, 4-cyanocyclohexene, 4-vinylcyclohexene, vinylnorbornene, dicyclopentadiene, etc.;
- alkynes, such as 1-butyne or 2-butyne,
- an α,β-ethylenically unsaturated monocarboxylic acid, preferably acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid or cinnamic acid,
α,β-ethylenically unsaturated dicarboxylic acids, preferably maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, itaconic acid,
Copolymeric antioxidants such as N-(4-anilinophenyl)acrylamide, N-(4-anilinophenyl)methacrylamide, N-(4-anilinophenyl)cinnamide, N-(4-anilino Phenyl)crotonamide, N-phenyl-4-(3-vinylbenzyloxy)aniline, N-phenyl-4-(4-vinylbenzyloxy)aniline, or Crosslinking monomers such as divinyl moieties such as divinylbenzene.
また別の実施態様においては、そのニトリルゴムに、PEGアクリレート単位として、2~12個の繰り返しエチレングリコール単位を含むエトキシ、ブトキシ、又はエチルヘキシルオキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、より好ましくは、2~5個の繰り返しエチレングリコール単位を含むエトキシ又はブトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、そして最も好ましくは、2個又は3個の繰り返しエチレングリコール単位を含むエトキシ又はブトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレートが含まれる。 In yet another embodiment, the nitrile rubber contains, as PEG acrylate units, ethoxy, butoxy, or ethylhexyloxy polyethylene glycol (meth)acrylate containing 2 to 12 repeating ethylene glycol units, more preferably 2 to 5. and most preferably ethoxy or butoxy polyethylene glycol (meth)acrylates containing 2 or 3 repeating ethylene glycol units.
さらにまた別な、ニトリルゴムの実施態様においては、nが2又は3であり、Rがエチル又はブチルであり、そしてR1が水素又はメチルであるが、好ましくはnが2であり、Rがブチルであり、そしてR1がメチルである。 In yet another nitrile rubber embodiment, n is 2 or 3, R is ethyl or butyl, and R 1 is hydrogen or methyl, but preferably n is 2 and R is butyl and R 1 is methyl.
さらにまた別な実施態様においては、そのニトリルゴムに、8重量%~18重量%のアクリロニトリル単位、27重量%~65重量%の1,3-ブタジエン単位、及び27重量%~55重量%のPEG-2アクリレート単位又はPEG-3アクリレート単位が含まれる。 In yet another embodiment, the nitrile rubber comprises 8% to 18% by weight acrylonitrile units, 27% to 65% by weight 1,3-butadiene units, and 27% to 55% by weight PEG. -2 acrylate units or PEG-3 acrylate units.
さらに別な実施態様においては、そのニトリルゴムに、以下のものが含まれる:
・ 13重量%~17重量%のα,β-エチレン性不飽和ニトリル単位、好ましくはアクリロニトリル、
・ 36重量%~44重量%の共役ジエン単位、好ましくは1,3-ブタジエン、及び
・ 43重量%~47重量%の、一般式(I)のPEGアクリレートから誘導されたPEGアクリレート、好ましくはブトキシジエチレングリコールメタクリレート。
In yet another embodiment, the nitrile rubber includes:
13% to 17% by weight of α,β-ethylenically unsaturated nitrile units, preferably acrylonitrile,
36% to 44% by weight of conjugated diene units, preferably 1,3-butadiene, and 43% to 47% by weight of PEG acrylates derived from PEG acrylates of general formula (I), preferably butoxy Diethylene glycol methacrylate.
使用されるNBRポリマーの中での共役ジエンとα,β-不飽和ニトリルとの比率は、広い範囲で変化させることができる。共役ジエンの比率、又はそれらを総合計したものの比率は、ポリマー全体を基準にして、典型的には40重量%~90重量%の範囲、好ましくは55重量%~85重量%の範囲である。α,β-不飽和ニトリルの比率、又はそれらを総合計したものの比率は、ポリマー全体を基準にして、典型的には10重量%~60重量%、好ましくは15重量%~45重量%の範囲である。いずれの場合においても、モノマーの比率を合計したものが100重量%となる。追加のモノマーは、ポリマー全体を基準にして、0重量%~40重量%、好ましくは0.1重量%~65重量%、より好ましくは1重量%~30重量%の量で存在させてもよい。この場合、共役ジエン及び/又はα,β-不飽和ニトリルの相当する比率を、追加のモノマーの比率で置き換えるが、それぞれの場合において、全部のモノマーの比率を合計して100重量%とする。 The ratio of conjugated diene to α,β-unsaturated nitrile in the NBR polymer used can vary within wide limits. The proportion of conjugated dienes, or their combined proportion, is typically in the range of 40% to 90% by weight, preferably in the range of 55% to 85% by weight, based on the total polymer. The proportion of α,β-unsaturated nitriles, or their combined proportion, typically ranges from 10% to 60%, preferably from 15% to 45% by weight, based on the total polymer. is. In either case, the sum of the proportions of the monomers amounts to 100% by weight. Additional monomers may be present in an amount of 0 wt% to 40 wt%, preferably 0.1 wt% to 65 wt%, more preferably 1 wt% to 30 wt%, based on total polymer. . In this case, the corresponding proportions of conjugated dienes and/or α,β-unsaturated nitriles are replaced by proportions of additional monomers, but in each case the proportions of all monomers add up to 100% by weight.
前述のモノマーを重合させることによるニトリルゴムの調製は、当業者には十分に公知であり、文献(たとえば、W.Hofmann,Rubber Chem.Technol.,36(1963))に詳しく記載されている。 The preparation of nitrile rubbers by polymerizing the aforementioned monomers is well known to those skilled in the art and is described in detail in the literature (eg W. Hofmann, Rubber Chem. Technol., 36 (1963)).
本発明の方法で使用することが可能なニトリルゴムは、市販の、たとえばARLANXEO Deutschland GmbHからのPerbunan(登録商標)及びKrynac(登録商標)ブランドの製品シリーズからの製品である。 Nitrile rubbers that can be used in the process of the invention are commercially available products from the product series of the Perbunan® and Krynac® brands, for example from ARLANXEO Deutschland GmbH.
メタセシスのために使用されるニトリルゴムは、30~100、好ましくは30~50の範囲のムーニー粘度(ML1+4、100℃)を有している。これは、150,000g/mol~500,000g/molの範囲、好ましくは180,000g/mol~400,000g/molの範囲の重量平均分子量Mwに相当する。使用されるニトリルゴムはさらに、2.0~8.0の範囲、好ましくは2.0~6.0の範囲の多分散性、PDI=Mw/Mn(ここで、Mwは重量平均分子量、Mnは数平均分子量)を有している。 The nitrile rubber used for metathesis has a Mooney viscosity (ML1+4, 100° C.) in the range 30-100, preferably 30-50. This corresponds to a weight-average molecular weight Mw in the range from 150,000 g/mol to 500,000 g/mol, preferably in the range from 180,000 g/mol to 400,000 g/mol. The nitrile rubber used furthermore has a polydispersity in the range 2.0 to 8.0, preferably in the range 2.0 to 6.0, PDI=Mw/Mn, where Mw is the weight average molecular weight, Mn has a number average molecular weight).
ムーニー粘度は、ここでは、ASTM標準D 1646に従って求める。 Mooney viscosity is determined herein according to ASTM standard D 1646.
本発明におけるメタセシスプロセスによって得られるニトリルゴムは、5~35の範囲、好ましくは5~25の範囲のムーニー粘度(ML1+4@100℃)を有している。これは、10,000g/mol~150,000g/molの範囲、好ましくは10,000g/mol~100,000g/molの範囲の重量平均分子量Mwに相当する。得られたニトリルゴムはさらに、1.4~4.0の範囲、好ましくは1.5~3.0の範囲の多分散性、PDI=Mw/Mn(ここでMnは数平均分子量である)を有している。 The nitrile rubber obtained by the metathesis process in the present invention has a Mooney viscosity (ML1+4@100° C.) in the range of 5-35, preferably in the range of 5-25. This corresponds to a weight-average molecular weight Mw in the range from 10,000 g/mol to 150,000 g/mol, preferably in the range from 10,000 g/mol to 100,000 g/mol. The resulting nitrile rubber furthermore has a polydispersity in the range 1.4 to 4.0, preferably in the range 1.5 to 3.0, PDI=Mw/Mn, where Mn is the number average molecular weight. have.
本発明はさらに、ニトリルゴムのメタセシスのためのメタセシス反応におけるルテニウム錯体触媒の使用も提供する。それらのメタセシス反応は、たとえば、閉環メタセシス(RCM)、交叉メタセシス(CM)、又はそうでなければ開環メタセシス(ROMP)であってよい。典型的には、この目的のためには、ニトリルゴムを、ルテニウム錯体触媒と接触させ、反応させる。 The present invention further provides the use of ruthenium complex catalysts in metathesis reactions for the metathesis of nitrile rubber. These metathesis reactions may be, for example, ring closing metathesis (RCM), cross metathesis (CM), or otherwise ring opening metathesis (ROMP). Typically for this purpose the nitrile rubber is contacted and reacted with a ruthenium complex catalyst.
本発明における使用は、ニトリルゴムをルテニウム錯体触媒と接触させることによる、ニトリルゴムの分子量を低減させるためのプロセスである。この反応は交叉メタセシスである。 Use in the present invention is a process for reducing the molecular weight of nitrile rubber by contacting the nitrile rubber with a ruthenium complex catalyst. This reaction is cross metathesis.
本発明による触媒系の存在下におけるメタセシス分解に続けて、そうして得られた分解されたニトリルゴムを水素化させてもよい。これは、当業者には公知の方法で実施することができる。 Metathetic cracking in the presence of the catalyst system according to the invention may be followed by hydrogenation of the cracked nitrile rubber so obtained. This can be done in a manner known to those skilled in the art.
均一系又は不均一系の水素化触媒を使用して、水素化を実施することが可能である。それは、水素化反応をインサイチューで、すなわち、前もってメタセシス分解を実施したのと同一の反応混合物の中で、分子量を低下させたニトリルゴムを単離する必要もなく、実施することも可能である。その水素化触媒は、反応容器の中に単に添加する。 The hydrogenation can be carried out using homogeneous or heterogeneous hydrogenation catalysts. It is also possible to carry out the hydrogenation reaction in situ, i.e. in the same reaction mixture in which the metathetic cracking was previously carried out, without the need to isolate the molecular weight-reduced nitrile rubber. . The hydrogenation catalyst is simply added into the reaction vessel.
使用される触媒は、典型的には、ロジウム、ルテニウム又はチタンをベースとするものであるが、白金、イリジウム、パラジウム、レニウム、ルテニウム、オスミウム、コバルト、又は銅を金属としてか、又はそうでなければ好ましくは金属化合物の形態として使用することも可能である(たとえば、米国特許第A-3,700,637号明細書、独国特許出願公開第A-25 39 132号明細書、欧州特許出願公開第A-0 134 023号明細書、独国特許出願公開第A-35 41 689号明細書、独国特許出願公開第A-35 40 918号明細書、欧州特許出願公開第A-0 298 386号明細書、独国特許出願公開第A-35 29 252号明細書、独国特許出願公開第A-34 33 392号明細書、米国特許第A-4,464,515号明細書、及び米国特許第A-4,503,196号明細書を参照されたい)。 The catalysts used are typically based on rhodium, ruthenium or titanium, but platinum, iridium, palladium, rhenium, ruthenium, osmium, cobalt or copper as metal or otherwise. can also be used, preferably in the form of metal compounds (e.g. US-A-3,700,637, DE-A-25 39 132, European patent application DE-A-0 134 023, DE-A-35 41 689, DE-A-35 40 918, EP-A-0 298 386, DE-A-35 29 252, DE-A-34 33 392, US-A-4,464,515, and See US Pat. No. 4,503,196).
均一相における水素化のために好適な触媒及び溶媒は、以下において記述するし、独国特許出願公開第A-2539132号明細書及び欧州特許出願公開第A-0471250号明細書からも公知である。 Suitable catalysts and solvents for hydrogenation in homogeneous phase are described below and are also known from DE-A-2539132 and EP-A-0471250. .
選択的水素化は、たとえば、ロジウム触媒又はルテニウム触媒の存在下で達成することができる。たとえば次の一般式の触媒を使用することが可能である。
(R1
mB)lMXn
式中、Mはルテニウム又はロジウムであり、R1は、同一であっても異なっていてもよく、C1~C8アルキル基、C4~C8シクロアルキル基、C6~C15アリール基又はC7~C15アラルキル基であり、Bは、リン、ヒ素、硫黄又はスルホキシド基S=Oであり、Xは、水素又はアニオン、好ましくはハロゲン、より好ましくは塩素又は臭素であり、lは2、3又は4であり、mは、2又は3であり、そしてnは、1、2又は3、好ましくは1又は3である。好適な触媒は、塩化トリス(トリフェニルホスフィン)ロジウム(I)、塩化トリス(トリフェニルホスフィン)ロジウム(III)、及び塩化トリス(ジメチルスルホキシド)ロジウム(III)、さらにはテトラキス(トリフェニルホスフィン)ロジウム水素化物、式((C6H5)3P)4RhH、及びそれに対応するトリフェニルホスフィンが全面的又は部分的にトリシクロヘキシルホスフィンによって置換された化合物である。触媒の使用量は少量でよい。ポリマーの重量を基準にして、0.01重量%~1重量%の範囲、好ましくは0.03重量%~0.5重量%の範囲、より好ましくは0.05重量%~0.3重量%の範囲の量が好ましい。
Selective hydrogenation can be achieved, for example, in the presence of rhodium or ruthenium catalysts. For example, it is possible to use catalysts of the following general formula:
(R 1 m B) l MX n
wherein M is ruthenium or rhodium ; or a C 7 -C 15 aralkyl group, B is a phosphorus, arsenic, sulfur or sulfoxide group S═O, X is hydrogen or an anion, preferably halogen, more preferably chlorine or bromine, l is 2, 3 or 4, m is 2 or 3 and n is 1, 2 or 3, preferably 1 or 3. Suitable catalysts are tris(triphenylphosphine)rhodium(I) chloride, tris(triphenylphosphine)rhodium(III) chloride and tris(dimethylsulfoxide)rhodium(III) chloride, as well as tetrakis(triphenylphosphine)rhodium Hydrides of the formula ((C 6 H 5 ) 3 P) 4 RhH and the corresponding compounds in which triphenylphosphine is wholly or partially substituted by tricyclohexylphosphine. A small amount of catalyst may be used. In the range of 0.01 wt% to 1 wt%, preferably in the range of 0.03 wt% to 0.5 wt%, more preferably 0.05 wt% to 0.3 wt%, based on the weight of the polymer is preferred.
典型的には、その触媒を助触媒と共に使用することが推奨されるが、その助触媒は、式R1mBの配位子であり、ここでR1、m及びBはそれぞれ、上で触媒について定義されたものである。好ましくは、mが3であり、Bがリンであり、R1基は同一であっても異なっていてもよい。その助触媒が、トリアルキル、トリシクロアルキル、トリアリール、トリアラルキル、ジアリールモノアルキル、ジアリールモノシクロアルキル、ジアルキルモノアリール、ジアルキルモノシクロアルキル、ジシクロアルキルモノアリール、又はジシクロアルキルモノアリール基を有しているのが好ましい。 Typically, it is recommended to use the catalyst with a co-catalyst, which co-catalyst is a ligand of formula R 1 mB, where R 1 , m and B are each is defined for Preferably m is 3, B is phosphorus and the R 1 groups may be the same or different. The promoter comprises a trialkyl, tricycloalkyl, triaryl, trialalkyl, diarylmonoalkyl, diarylmonocycloalkyl, dialkylmonoaryl, dialkylmonocycloalkyl, dicycloalkylmonoaryl, or dicycloalkylmonoaryl group. preferably have.
助触媒の例は、たとえば、米国特許第A4631315号明細書に見出すことができる。好適な助触媒はトリフェニルホスフィンである。添加においては、ロジウム触媒対助触媒の重量比を、好ましくは(1:1)から(1:55)までの範囲、より好ましくは(1:3)から(1:30)までの範囲とする。水素化させるニトリルゴムの100重量部を基準にして、好適な方法では、0.1~33重量部の助触媒、好ましくは0.2重量部~20重量部、さらにより好ましくは0.5重量部~5重量部、特には0.9重量部より多く且つ5重量部未満の助触媒を、水素化させるニトリルゴムの100重量部を基準にして使用する。 Examples of cocatalysts can be found, for example, in US Pat. No. 4,631,315. A preferred cocatalyst is triphenylphosphine. In addition, the rhodium catalyst to cocatalyst weight ratio is preferably in the range of (1:1) to (1:55), more preferably in the range of (1:3) to (1:30). . Based on 100 parts by weight of nitrile rubber to be hydrogenated, the preferred process comprises 0.1 to 33 parts by weight of cocatalyst, preferably 0.2 parts to 20 parts by weight, even more preferably 0.5 parts by weight. parts to 5 parts by weight, in particular more than 0.9 parts by weight and less than 5 parts by weight of cocatalyst, based on 100 parts by weight of nitrile rubber to be hydrogenated.
この水素化の実務的な遂行は、米国特許第A-6,683,136号明細書からも当業者には十分に公知である。それは、典型的には、水素化させるニトリルゴムを水素と、溶媒たとえば、トルエン又はモノクロロベンゼンの中、100℃~150℃の範囲の温度、そして5MPa~15MPaの範囲の圧力下で、2時間~10時間かけて接触させることによって、実施される。 The practical implementation of this hydrogenation is also well known to those skilled in the art from US-A-6,683,136. It typically involves hydrogenating a nitrile rubber with hydrogen in a solvent such as toluene or monochlorobenzene at a temperature ranging from 100° C. to 150° C. and a pressure ranging from 5 MPa to 15 MPa for 2 hours to It is carried out by contacting for 10 hours.
本発明の文脈においては、水素化とは、出発ニトリルゴムの中に存在している二重結合を、少なくとも50%、好ましくは70%~100%、より好ましくは80%~100%の割合で転化させることを意味していると理解されたい。さらに、HNBR中の二重結合の残存含量が0%~8%であるのが特に好ましい。 In the context of the present invention, hydrogenation means that the double bonds present in the starting nitrile rubber are removed in a proportion of at least 50%, preferably 70% to 100%, more preferably 80% to 100%. It should be understood that it means to convert. Furthermore, it is particularly preferred that the residual content of double bonds in HNBR is between 0% and 8%.
不均一系触媒を使用する場合には、典型的には、それらは、たとえば、チャーコール、シリカ、炭酸カルシウム又は硫酸バリウムの上に支持されたパラジウムをベースとする担持触媒である。 When heterogeneous catalysts are used, they are typically supported catalysts based on palladium, for example on charcoal, silica, calcium carbonate or barium sulfate.
水素化が完了すると、水素化されたニトリルゴムが得られるが、それは、ASTM標準D1646で測定して、1~50の範囲のムーニー粘度(ML1+4@100℃)を有している。これは、重量平均分子量Mwが2000~400,000g/molの範囲にあることにほぼ相当する。ムーニー粘度(ML1+4@100℃)が5~40の範囲にあれば好ましい。これは、重量平均分子量Mwが20,000~200,000g/molの範囲にあることにほぼ相当する。さらに、そのようにして得られた水素化ニトリルゴムは、1~5の範囲、好ましくは1.5~3の範囲の多分散性、PDI=Mw/Mn(ここでMwは重量平均分子量、Mnは数平均分子量である)を有している。 Upon completion of hydrogenation, a hydrogenated nitrile rubber is obtained, which has a Mooney viscosity (ML1+4 @ 100°C) in the range of 1-50 as measured by ASTM standard D1646. This roughly corresponds to a weight average molecular weight Mw in the range of 2000 to 400,000 g/mol. It is preferable if the Mooney viscosity (ML1+4@100° C.) is in the range of 5-40. This roughly corresponds to a weight average molecular weight Mw in the range of 20,000 to 200,000 g/mol. Furthermore, the hydrogenated nitrile rubber so obtained has a polydispersity in the range 1 to 5, preferably in the range 1.5 to 3, PDI=Mw/Mn, where Mw is the weight average molecular weight, Mn is the number average molecular weight).
I.分析方法の説明
ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)の手順:
分子量Mn及びMwは、以下の装置を使用して求め、Waters Empower 2 Data Base Softwareの手段により計算する:島津 LC-20AT高速液体クロマトグラフィー(HPLC)ポンプ、SFD S5200オートサンプラー、3本のPLgel 10μm Mixed-Bカラム(300×7.5mmID)、Shodex RI-71検出器、ERCカラムオーブン。GPC実験は、40℃で、溶離液としてのテトラヒドロフラン(THF)流量1mL/分を用いて実施した。GPCカラムは、標準ポリスチレン(PS)サンプルを用いて較正した。
I. Description of analytical methods Gel Permeation Chromatography (GPC) procedure:
Molecular weights M n and M w are determined using the following equipment and are calculated by means of Waters Empower 2 Data Base Software: Shimadzu LC-20AT high performance liquid chromatography (HPLC) pump, SFD S5200 autosampler, 3 PLgel 10 μm Mixed-B column (300×7.5 mm ID), Shodex RI-71 detector, ERC column oven. GPC experiments were performed at 40° C. using tetrahydrofuran (THF) flow rate of 1 mL/min as the eluent. The GPC column was calibrated using standard polystyrene (PS) samples.
残存二重結合(「RDB」)含量の測定:
RDB(単位、%)は、下記のFT-IR法の手段により求める:水素化反応の前、途中、及び後に、ニトリルゴムのスペクトルを、AVATAR 360タイプのThermo Nicolet FT-IR分光計の手段により、記録する。NBRのモノクロロベンゼン中溶液を、NaCl板の上に塗布して、分析のための膜を作製した。水素化速度は、ASTM標準D5670-95記載のFT-IR分析の手段により求める。
Determination of residual double bond (“RDB”) content:
RDB (units, %) is determined by means of the following FT-IR method: Before, during and after the hydrogenation reaction, the spectra of the nitrile rubber are taken by means of a Thermo Nicolet FT-IR spectrometer of the AVATAR 360 type. ,Record. A solution of NBR in monochlorobenzene was coated onto a NaCl plate to prepare a membrane for analysis. Hydrogenation rate is determined by means of FT-IR analysis according to ASTM standard D5670-95.
ムーニー粘度の測定:
ムーニー粘度の測定は、ASTM標準D1646の方法により求める。ムーニー粘度(ML1+4@100℃)は、100℃で、予備加熱時間1分、測定時間4分で測定したものである。
Measurement of Mooney viscosity:
Mooney viscosity measurements are determined by the method of ASTM Standard D1646. Mooney viscosity (ML1+4 @ 100°C) was measured at 100°C with a preheating time of 1 minute and a measurement time of 4 minutes.
ブルックフィールド粘度の測定:
ポリマーのMCB中溶液の溶液粘度は、Brookfield LV DV II+回転粘度計を用いて測定する。その測定は、ポリマー溶液250mLを充填した400mLのビーカーの中で、23±0.1℃の温度で、62番の標準スピンドルを用いて実施した。
Measurement of Brookfield viscosity:
Solution viscosity of a solution of polymer in MCB is measured using a Brookfield LV DV II+ rotational viscometer. The measurements were performed in a 400 mL beaker filled with 250 mL of polymer solution at a temperature of 23±0.1° C. using a #62 standard spindle.
II.使用原料
表1に、以後に記載の実施例において使用される本発明ではない触媒をまとめた(Grubbs II、Grubbs-Hoveyda II、Zhan 1B、M71 SIMes、及びM73 SIMes)。
II. Materials Used Table 1 summarizes the non-inventive catalysts used in the examples described hereinafter (Grubbs II, Grubbs-Hoveyda II, Zhan 1B, M71 SIMes, and M73 SIMes).
表2に、以後に記載の実施例において使用される本発明の触媒をまとめた(M71 SIPr、M73 SIPr、M74 SIPr)。 Table 2 summarizes the catalysts of the invention used in the examples described hereinafter (M71 SIPr, M73 SIPr, M74 SIPr).
記号の説明:
Phは、それぞれの場合において、フェニル基を表す。
Dippは、それぞれの場合において、ジイソプロピルフェニル基を表す。
Mesは、それぞれの場合において、2,4,6-トリメチルフェニル基を表す。
Ph represents in each case a phenyl group.
Dipp represents in each case a diisopropylphenyl group.
Mes represents in each case a 2,4,6-trimethylphenyl group.
使用したニトリルゴム
以後に記載の実施例は、ARLANXEO Deutschland GmbHからの、各種のNBR及びHNBRを使用して実施した。それらのニトリルゴムは、表3に示した特性値を有していた。
Nitrile Rubbers Used The examples described below were carried out using various NBRs and HNBRs from ARLANXEO Deutschland GmbH. Those nitrile rubbers had the property values shown in Table 3.
III.メタセシス反応:
表5に、本発明実施例及び相当する本発明ではない参考例の概要を示すが、本発明実施例には、「*」印をつけた。
III. Metathesis reaction:
Table 5 summarizes the inventive examples and the corresponding non-inventive reference examples, where the inventive examples are marked with an asterisk (*).
例1a~8b*及び12*~17*において、そのニトリルゴム分解は、1-ヘキセンの添加物を使用して、交叉メタセシスの形態で実施した。本発明実施例及びそれに相当する参考例において、触媒は、それぞれの場合において、ルテニウムの投入量が9ppm及び18ppmになるように使用した。 In Examples 1a-8b * and 12 * -17 * , the nitrile rubber degradation was carried out in the form of cross metathesis using an additive of 1-hexene. In the inventive examples and the corresponding reference examples, the catalyst was used such that the ruthenium loading was in each case 9 ppm and 18 ppm.
例9、10*、及び11においては、ニトリルゴム分解を、1-ヘキセンの添加物無しで、自己メタセシスの形態で実施した。これらの例は、67ppmのルテニウム投入量で実施した。 In Examples 9, 10 * , and 11, nitrile rubber degradation was carried out in the form of self-metathesis without the addition of 1-hexene. These examples were run with a ruthenium loading of 67 ppm.
例17*及び18においては、部分水素化ニトリルゴムのメタセシスを実施した。そのメタセシスは、1-オレフィンの添加物無しで(自己メタセシス)、151ppmのルテニウム投入量及び100℃で実施した。 In Examples 17 * and 18 metathesis of partially hydrogenated nitrile rubber was performed. The metathesis was carried out at 151 ppm ruthenium dosage and 100° C. with no 1-olefin additive (self-metathesis).
メタセシス反応のための手順:
メタセシス反応はすべて、モノクロロベンゼン(Aldrich製、以後MCBで示す)を使用した溶液で、実施した。MCBは、使用前に蒸留し、室温でその中に窒素を通過させて不活性化させた。以下の表に示されるニトリルゴムの量を、MCB中に、室温で12時間撹拌して溶解させた。表に示される添加物(オレフィン)を、そのゴム含有溶液に添加し、2時間撹拌して均質化させた。添加物を用いた実験では、この時点でその添加物を添加し、そのゴム含有溶液をさらに1時間撹拌した。触媒を添加する前に、モノクロロベンゼン中のゴム溶液を、表に記載の温度にまで加熱した。反応混合物1~11は、触媒添加後のゴム濃度が15重量%になるようにし、反応混合物12及び13は、触媒添加後のゴム濃度が10重量%になるようにした。
Procedure for metathesis reaction:
All metathesis reactions were carried out in solution using monochlorobenzene (manufactured by Aldrich, hereinafter referred to as MCB). MCB was distilled and inerted by passing nitrogen through it at room temperature before use. The amount of nitrile rubber shown in the table below was dissolved in the MCB with stirring for 12 hours at room temperature. Additives (olefins) shown in the table were added to the rubber-containing solution and stirred for 2 hours to homogenize. For experiments with additives, the additive was added at this point and the rubber-containing solution was stirred for an additional hour. Prior to adding the catalyst, the rubber solution in monochlorobenzene was heated to the temperature indicated in the table. Reaction mixtures 1-11 were made to have a post-catalyst rubber concentration of 15% by weight, and reaction mixtures 12 and 13 were made to have a post-catalyst rubber concentration of 10% by weight.
メタセシス触媒(表1参照)はそれぞれ、1mL(0.0066mmolの触媒)又は2mL(0.013mMの触媒)のMCBの中に溶解させ、直ちにニトリルゴム溶液に添加した。触媒の添加によりメタセシス反応が開始され、それは、一定時間間隔(1時間、3時間、24時間)で、ゲル浸透クロマトグラフィーの手段によって平均分子量を測定することにより、モニターした。分子量を測定するために採取したサンプル(それぞれのタイミングで5mL)に直ちに0.8mLのエチルビニルエーテルを添加することにより、反応を停止させた。最終サンプル(24時間の反応時間後)の粘度も、ブルックフィールド粘度計(測定温度:21℃)を用い、溶液中で測定した。 The metathesis catalysts (see Table 1) were respectively dissolved in 1 mL (0.0066 mmol catalyst) or 2 mL (0.013 mM catalyst) of MCB and immediately added to the nitrile rubber solution. Addition of the catalyst initiated the metathesis reaction, which was monitored by measuring the average molecular weight by means of gel permeation chromatography at regular time intervals (1 hour, 3 hours, 24 hours). The reaction was stopped by immediately adding 0.8 mL of ethyl vinyl ether to the samples taken for molecular weight determination (5 mL each time). The viscosity of the final sample (after a reaction time of 24 hours) was also measured in solution using a Brookfield viscometer (measuring temperature: 21°C).
本発明実施例及び比較例
例1a及びb:Grubbs II触媒を用いたNBRの反応
Examples of the present invention and comparative examples
Examples 1a and b : Reaction of NBR with Grubbs II catalyst
例2a及びb:Grubbs-Hoveyda II触媒を用いたNBRの反応 Examples 2a and b : Reaction of NBR with Grubbs-Hoveyda II catalyst
例3a及びb:Zhan 1B触媒を用いたNBRの反応 Examples 3a and b : Reaction of NBR with Zhan 1B catalyst
例4a及びb:M71 SIMes触媒を用いたNBRの反応 Examples 4a and b : Reaction of NBR with M71 SIMes catalyst
例5a * 及びb * :M71 SIPr触媒を用いたNBRの反応 Example 5a * and b * : Reaction of NBR with M71 SIPr catalyst
例6a及びb:M73 SIMes触媒を用いたNBRの反応 Examples 6a and b : Reaction of NBR with M73 SIMes catalyst
例7a * 及びb * :M73 SIPr触媒を用いたNBRの反応 Example 7a * and b * : Reaction of NBR with M73 SIPr catalyst
例8a * 及びb * :M74 SIPr触媒を用いたNBRの反応 Example 8a * and b * : Reaction of NBR with M74 SIPr catalyst
実施例9:オレフィン無しでのM73 SIMes触媒を用いたNBRの反応 Example 9 : Reaction of NBR with M73 SIMes catalyst without olefins
例10 * :オレフィン無しでのM73 SIPr触媒を用いたNBRの反応 Example 10 * : Reaction of NBR with M73 SIPr catalyst without olefin
実施例11:オレフィン無しでのGrubbs-Hoveyda II触媒を用いたNBRの反応 Example 11 : Reaction of NBR with Grubbs-Hoveyda II catalyst without olefins
例12 * ~16 * :オレフィン存在下での、M71 SIPr又はM73 SIPr触媒及び添加物を用いたNBRの反応 Examples 12 * -16 * : Reaction of NBR with M71 SIPr or M73 SIPr catalyst and additives in the presence of olefins
例17 * :オレフィン無しでのM73 SIPr触媒を用いたHNBRの反応 Example 17 * : Reaction of HNBR with M73 SIPr catalyst without olefin
例18:オレフィン無しでのGrubbs-Hoveyda II触媒を用いたHNBRの反応 Example 18 : Reaction of HNBR with Grubbs-Hoveyda II catalyst without olefins
本発明実施例5a*、5b*、7a*、7b*、8a*、及び8b*は、1-ヘキセンを用いたニトリルゴムの交叉メタセシスにおいて、触媒のM71 SIPr、M73 SIPr、及びM74 SIPrを使用すると、24時間の反応時間の後では、Grubbs-II、Grubbs-Hoveyda、Zhan 1B、M71 SIMes、及びM73 SIMes触媒を使用した、本発明ではない例1a、1b、2a、2b、3a、3b、4a、4b、6a及び6bよりも、低いモル質量(Mw及びMn)を与えるということを示している。その、より低いモル質量は、9ppmのRu及び18ppmのRuの触媒投入量のいずれにおいても、達成された。 Inventive Examples 5a * , 5b * , 7a * , 7b * , 8a * , and 8b * used the catalysts M71 SIPr, M73 SIPr, and M74 SIPr in the cross metathesis of nitrile rubber with 1-hexene. Then, after a reaction time of 24 hours, non-inventive Examples 1a, 1b, 2a, 2b, 3a, 3b, using Grubbs-II, Grubbs-Hoveyda, Zhan 1B, M71 SIMes, and M73 SIMes catalysts, 4a, 4b, 6a and 6b, giving lower molar masses (M w and M n ). The lower molar mass was achieved at both 9 ppm Ru and 18 ppm Ru catalyst loadings.
それに加えて、ニトリルゴムの最終的なモル質量を等しくするためには、触媒M71 SIPr、M73 SIPr、及びM74 SIPrを使用した本発明の場合においては、触媒Grubbs-II、Grubbs-Hoveyda、Zhan 1B、M71 SIMes、及びM73SIMesを使用した場合と比較して、ルテニウムの使用量を減らすことが可能であるということも示されている。高価な貴金属の量を減らすことによって、ニトリルゴムの交叉メタセシスの、コスト的な実行可能性を、より高めることができる。 In addition, in order to equalize the final molar masses of the nitrile rubbers, the catalysts Grubbs-II, Grubbs-Hoveyda, Zhan 1B , M71 SIMes, and M73 SIMes, it is possible to use less ruthenium. By reducing the amount of expensive precious metals, the cross metathesis of nitrile rubber can be made more cost-effective.
例9、10*、及び11は、67ppmという同一のルテニウム投入量を用いた場合、ニトリルゴムの自己メタセシス(共オレフィンとしての1-オレフィンの添加無し)のための本発明のM73 SIPrの使用(例10*)では、24時間の反応時間の後のニトリルゴムのモル質量(Mw及びMn)が、M73 SIMes(例9)及びGrubbs-Hoveyda II(例11)を使用した場合よりも、低くなるということを示している。例10*は、本発明の触媒M73 SIPrの使用によって、ニトリルゴムのメタセシスのために現在使用されている触媒よりも、ルテニウムを、より経済的に使用することが可能となるということを示している。 Examples 9, 10 * , and 11 demonstrate the use of the M73 SIPr of the present invention for self-metathesis of nitrile rubber (without addition of 1-olefin as co-olefin) when using the same ruthenium dosage of 67 ppm ( In Example 10 * ), the molar masses (M w and M n ) of the nitrile rubber after 24 hours of reaction time were lower than when using M73 SIMes (Example 9) and Grubbs-Hoveyda II (Example 11). indicates that it will be lower. Example 10 * shows that the use of the catalyst M73 SIPr of the present invention makes it possible to use ruthenium more economically than currently used catalysts for the metathesis of nitrile rubber. there is
例17*は、部分水素化ニトリルゴムの自己メタセシスにおいて、本発明触媒のM73 SIPrを使用すると、Grubbs-Hoveyda II触媒を用いた場合(例18)に比較して、24時間後には、より低いモル質量(Mw及びMn)が得られるということを示している。本発明の触媒M73 SIPrを使用することによって、高価な貴金属のルテニウムの、経済的な使用が可能となる。 Example 17 * In the auto-metathesis of partially hydrogenated nitrile rubber, using the inventive catalyst M73 SIPr, compared to using the Grubbs-Hoveyda II catalyst (Example 18), after 24 hours a lower It shows that the molar masses (M w and M n ) are obtained. The use of the catalyst M73 SIPr of the present invention allows economical use of the expensive precious metal ruthenium.
IV.水素化
それに続く水素化は、ARLANXEO Deutschland GmbH製の、表2に示した特性を有するNBR-8を使用して実施した。
IV. Hydrogenation Subsequent hydrogenation was carried out using NBR-8 from ARLANXEO Deutschland GmbH with the properties shown in Table 2.
水素化の手順
脱水モノクロロベンゼン(MCB)はVWRから購入し、そのまま使用した。水素化実験の結果を表7にまとめた。
Hydrogenation Procedure Dehydrated monochlorobenzene (MCB) was purchased from VWR and used as received. The results of the hydrogenation experiments are summarized in Table 7.
水素化1~4*は、10Lの高圧反応器の中で、以下の条件下で実施した:
溶媒:モノクロロベンゼン
基材:NBR-8
固形分含量:MCB(518g)中12重量%のNBR-8
反応器温度:137℃~140℃
反応時間:4時間
触媒使用量:0.2027g(0.04phr)
水素圧(p H2):8.4MPa
攪拌機速度:600rpm
Hydrogenations 1-4 * were carried out in a 10 L high pressure reactor under the following conditions:
Solvent: Monochlorobenzene Substrate: NBR-8
Solids content: 12 wt% NBR-8 in MCB (518g)
Reactor temperature: 137°C to 140°C
Reaction time: 4 hours Catalyst usage: 0.2027 g (0.04 phr)
Hydrogen pressure (pH 2 ): 8.4 MPa
Stirrer speed: 600 rpm
NBR-8を含むポリマー溶液を、激しい撹拌下に、H2(23℃、2.0MPa)を用い3回脱気させる。反応器の温度を上げて100℃とし、H2圧を60barとした。50gの、触媒(0.2027g)のモノクロロベンゼン溶液を添加し、圧力を上げて8.4MPaとし、その間反応器温度は、138℃になるように調節した。反応の間ずっと、両方のパラメーターは一定に維持した。反応の進行は、IR分光光度法の手段によるニトリルゴムの残存二重結合含量(RDB)を測定する手段によってモニターした。4時間後に、水素圧力を放出することにより、その反応を終了させた。 The polymer solution containing NBR-8 is degassed three times with H 2 (23° C., 2.0 MPa) under vigorous stirring. The reactor temperature was increased to 100° C. and the H 2 pressure to 60 bar. 50 g of a solution of catalyst (0.2027 g) in monochlorobenzene was added and the pressure was increased to 8.4 MPa while the reactor temperature was adjusted to 138°C. Both parameters were kept constant throughout the reaction. The progress of the reaction was monitored by means of measuring the residual double bond content (RDB) of the nitrile rubber by means of IR spectrophotometry. After 4 hours the reaction was terminated by releasing the hydrogen pressure.
上に示した例では、本発明の触媒M73 SIPr及びM71 SIPrでの水素化では、同等の実験条件下で触媒M73SIMes及びM71 SIMeを用いた場合と比較して、少なくとも同等に良好か又は明らかに早い進行を示している。 In the examples given above, the hydrogenation over the catalysts M73 SIPr and M71 SIPr of the present invention was at least as good or significantly better than with the catalysts M73SIMes and M71 SIMe under comparable experimental conditions. showing rapid progress.
Claims (15)
X1及びX2は、同一であっても異なっていてもよい、ハロゲンから選択されるアニオン性配位子を表し、
R1は、直鎖状又は分岐状の脂肪族のC1~C20-アルキル、C3~C20-シクロアルキル、C5~C20-アリール、又はCHCH3-CO-CH 3 を表し、
R2は、水素、ハロゲン、C1~C6-アルキル、又はC1~C6-アルケニルを表し、
R3は、-F、-Cl、-Br、-I、-NO、-NO2、-CF3、-OCF3、-CN、-SCN、-NCO、-CNO、-COCH3、-COCF3、-CO-C2F5、-SO3、-SO2-N(CH3)2、アリールスルホニル、アリールスルフィニル、アリールカルボニル、アルキルカルボニル、アリールオキシカルボニル、及び-NR4-CO-R5 からなる群から選択される電子吸引性基を表すが、ここでR4及びR5は、同一であっても異なっていてもよく、そしてそれぞれ独立して、以下のものであってよく:H、C1~C6-アルキル、ペルハロゲン化C1~C6-アルキル、アルデヒド、ケトン、エステル、アミド、ニトリル、置換された又は非置換のアリール、ピリジニウム-アルキル、ピリジニウム-ペルハロアルキル、又はシクロヘキシル、CnH2nY若しくはCnF2nY基(n=1~6)、そしてYは、次式(EWG1)、(EWG2)又は(EWG3)のうち1つのイオン性の基又はラジカルを表し、
R6、R7、R8、R9、R10、R11は、独立して、H、C1~C6-アルキル、C1~C6-ペルハロアルキル、又はC5~C6-アリールを表すが、R9、R10、R11が、複素環を形成してもよく、
X3は、アニオン、ハロゲン、テトラフルオロボレート([BF4]-)、[テトラキス-(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)ボレート]([BARF]-)、ヘキサフルオロホスフェート([PF6]-)、ヘキサフルオロアンチモネート([SbF6]-)、ヘキサフルオロアルセネート([AsF6]-)、又はトリフルオロメチルスルホネート([(CF3)2N]-)を表す);
R4及びR5は、それらが結合されているN及びCと合体して、次式の(EWG4)又は(EWG5)の複素環を形成してもよく、
halは、ハロゲンであり、そして
R12は、水素、C1~C6-アルキル、C5~C6-シクロアルキル、又はC5~C6-アリールである)、
Lは、一般式(L1)又は(L2)のNHC配位子を表し、
R13は、水素、C1~C6-アルキル、C3~C30-シクロアルキル、又はC5~C30-アリールであり、
R14及びR15は、同一であっても異なっていてもよく、そして0から3個までのヘテロ原子を含む、直鎖状又は分岐状のC3~C30-アルキル、C3~C30-シクロアルキル、C5~C30-アリール、C5~C30-アルクアリール、及びC5~C30-アラルキルからなる群から選択される基である。)]
のルテニウム錯体触媒と接触させ、反応させることを特徴とするプロセス。 A process for reducing the molecular weight of a nitrile rubber, said nitrile rubber , in the presence or absence of a co-olefin, having the general formula (IA)
X 1 and X 2 represent an anionic ligand selected from halogen , which may be the same or different,
R 1 represents linear or branched aliphatic C 1 -C 20 -alkyl, C 3 -C 20 -cycloalkyl, C 5 -C 20 -aryl or CHCH 3 -CO-CH 3 ,
R 2 represents hydrogen, halogen, C 1 -C 6 -alkyl or C 1 -C 6 -alkenyl,
R 3 is -F, -Cl, -Br, -I, -NO, -NO 2 , -CF 3 , -OCF 3 , -CN, -SCN, -NCO, -CNO, -COCH 3 , -COCF 3 , —CO—C 2 F 5 , —SO 3 , —SO 2 —N(CH 3 ) 2 , arylsulfonyl, arylsulfinyl, arylcarbonyl, alkylcarbonyl, aryloxycarbonyl, and —NR 4 —CO—R 5 represents an electron-withdrawing group selected from the group consisting of R 4 and R 5 , which may be the same or different, and each independently may be: H, C 1 -C 6 -alkyl, C 1 -C 6 -alkyl perhalogenides, aldehydes, ketones, esters, amides, nitriles , substituted or unsubstituted aryls, pyridinium-alkyls, pyridinium-perhaloalkyls, or chlohexyl, a C n H 2n Y or C n F 2n Y group (n=1-6), and Y is an ionic group or radical of one of the formulas (EWG1), (EWG2) or (EWG3); represent,
R 6 , R 7 , R 8 , R 9 , R 10 , R 11 are independently H, C 1 -C 6 -alkyl, C 1 -C 6 -perhaloalkyl or C 5 -C 6 -aryl represents, R 9 , R 10 and R 11 may form a heterocyclic ring,
X 3 is an anion, halogen, tetrafluoroborate ([BF 4 ] − ), [tetrakis-(3,5-bis(trifluoromethyl)phenyl)borate] ([BARF] − ), hexafluorophosphate ([PF 6 ] − ), hexafluoroantimonate ([SbF 6 ] − ), hexafluoroarsenate ([AsF 6 ] − ), or trifluoromethylsulfonate ([(CF 3 ) 2 N] − ));
R 4 and R 5 may be combined with the N and C to which they are attached to form a heterocyclic ring of (EWG4) or (EWG5) of the formula
hal is halogen and R 12 is hydrogen, C 1 -C 6 -alkyl, C 5 -C 6 -cycloalkyl or C 5 -C 6 -aryl),
L represents an NHC ligand of general formula (L1) or (L2),
R 13 is hydrogen, C 1 -C 6 -alkyl, C 3 -C 30 -cycloalkyl or C 5 -C 30 -aryl,
R 14 and R 15 may be the same or different and are straight-chain or branched C 3 -C 30 -alkyl, C 3 -C 30 containing from 0 to 3 heteroatoms. -cycloalkyl, C 5 -C 30 -aryl, C 5 -C 30 -alkaryl and C 5 -C 30 -aralkyl . )]
A process characterized by contacting and reacting with a ruthenium complex catalyst of
RR. 11 は、直鎖状又は分岐状の脂肪族のCis a linear or branched aliphatic C 11 ~C~C 2020 -アルキル、C-alkyl, C 33 ~C~C 2020 -シクロアルキル、C-cycloalkyl, C 55 ~C~C 2020 -アリール、CHCH-aryl, CHCH 33 -CO-CH-CO-CH 33 、シクロヘキシル、又はフェニル、あるいはメチル、エチル、イソプロピル、イソアミル、及びt-ブチルからなる群から選択される直鎖状又は分岐状の脂肪族のC, cyclohexyl, or phenyl, or a linear or branched aliphatic C selected from the group consisting of methyl, ethyl, isopropyl, isoamyl, and t-butyl. 11 ~C~C 2020 -アルキルを表す、請求項1~5のいずれか一項に記載のプロセス。A process according to any one of claims 1 to 5, which represents -alkyl.
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